Sci Adv |?沈國震/劉志榮團隊開發可吸收聲學水凝膠貼片，實現胃吻合口的術后封堵與早期泄漏監測

胃癌、潰瘍或減重手術后，醫生常需將胃或腸道重新吻合。然而，吻合口一旦愈合不良，胃腸液滲漏進入腹腔，便會引發嚴重感染、敗血癥甚至死亡。目前，臨床主要依賴 CT 、內鏡或癥狀觀察，但這些方法存在輻射暴露、延遲診斷或需二次手術等問題。如何 能主動封堵缺損，同時 在術后早期、無創、持續地監測泄漏，一直是外科和生物醫學工程領域的難題。

北京理工大學沈國震/劉志榮團隊開發了一種“植入-穿戴”協同系統，將酸響應聲學水凝膠與柔性超聲陣列相結合，實現了胃吻合口漏的同步封堵與無線聲學監測。相關成果發表于 Science Advances ，題為： Bioresorbable acoustic patch for simultaneous sealing and early detection of gastric leakage 。該系統無需體內植入電子元器件， 開創了 胃吻合 術后管理新模式。

該系統的核心是一種由明膠甲基丙烯酸酯（ GelMA ）、海藻酸鈉（ SA ）和碳酸鈣納米顆粒（ CaCO ? NPs ）組成的水凝膠（ GCS ）。手術時，將預凝膠溶液涂覆于吻合口，紫外光照射 20 秒 內 即可原位固化，形成密封層。術后一旦胃酸滲漏，水凝膠中的碳酸鈣迅速與酸反應，產生二氧化碳（ CO? ）微泡，同時釋放的鈣離子觸發海藻酸鈉二次交聯，形成更致密的雙網絡結構（ GCS-A ）。這一過程帶來兩大優勢：

封堵增強：二次交聯使水凝膠的楊氏模量提升約 2.38 倍，粘附強度達 21.7 kPa ，在離體 豬胃漏模型 中， 24 小時內泄漏量小于 0.6 克，遠低于傳統材料（ >8.8 克）。

聲學指示：原位生成的 CO? 微泡與 組織之間存在巨大的聲阻抗差異， 同時微泡的 非線性振動會顯著增強超聲回波的二次諧波信號（能量提升 32 倍），使泄漏部位在 B 超和超寬頻非線性（ UWN ）對比成像中清晰可見。

為實現術后便捷監測，團隊設計了一款 4×4 可獨立尋址的可穿戴超聲陣列，厚度僅 1.28 毫米，可像創可貼一樣貼在體表。每個陣元可獨立激活，通過比較 16 個通道的信號變化，系統能夠生成二維熱力圖，精確定位泄漏點（空間分辨率約 4 毫米），并實時追蹤泄漏范圍的擴展。在體外實驗中，酸激活后水凝膠的超聲回波信號在 1 小時內即顯著增強，監測窗口超過 8 小時。動物實驗進一步證實，在大鼠胃穿孔模型中，系統在術后檢測到泄漏信號的持續增高，并連續追蹤 24 小時。

該水凝膠在正常生理環境（ PBS ）中約 6 天完全降解；而在酸性泄漏條件下，由于二次交聯 增強 ，可維持穩定超過 15 天，為臨床干預留出充足時間。皮下及胃壁植入實驗顯示，水凝膠在 4 周內基本降解，主要器官未見病理損傷，且能促進傷口愈合（ CD31 和 α-SMA 表達顯著上調）。

這項研究首次將可吸收封堵材料與可穿戴超聲陣列融合，實現了“邊封邊查、無線監測”的術后管理模式。相比傳統CT或內鏡，該系統無輻射、可連續監測、能定位泄漏點，且無需二次手術取出，具有廣闊的醫學轉化和應用前景。

該研究由北京理工大學主持完成，第一作者為博士研究生胡峻豪，通訊作者為北京理工大學集成電路與電子學院柔性電子器件與智造研究所沈國震教授和劉志榮副教授。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec6857

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