介入治疗是近40年发展起来的微创手术，能在医学影像设备的引导下将栓塞剂引入目标血管，对动脉出血、动静脉畸形和肿瘤等疾病进行局部治疗。其中栓塞剂的性能直接影响手术的治疗效果。然而，传统的栓塞剂仍面临挑战，如血管内扩散性差、不可生物降解、机械性能不稳定、血管再通、X光可透性。另外，我国的栓塞剂多数依赖进口，既加重了患者的经济负担，又不利于我国医疗器械的发展。
最近，中山大学附属第五医院单鸿教授，彭欣副研究员，庞鹏飞教授课题组设计出一款新型基于溶剂交换的PLTTG水凝胶液体血管内栓塞剂。在DMSO中利用一步法合成了聚（硫辛酸-单宁酸）/氨丁三醇/镓铟锡合金纳米颗粒（PLTTG）高分子复合物，得到均匀的PLTTG DMSO溶液。随后，当PLTTG DMSO溶液与水接触后，DMSO和水迅速发生溶剂交换，高分子、小分子和镓铟锡合金纳米颗粒能通过分子间和分子内物理作用（氢键和静电作用）形成致密的三维网络，从而在原位形成水凝胶（图1）。
图1. PLTTG水凝胶制备示意
通过改变PLTTG DMSO溶液中聚合物的浓度，可以调控PLTTG DMSO溶液成胶时间、注射力以及衍生水凝胶的机械性能以及栓塞压力等（图2）。
图2. PLTTG DMSO及衍生水凝胶可调控的性能
另外，将PLTTG水凝胶移植到大鼠皮下后，其表现出良好的生物相容性和生物降解性（图3）。
图3. PLTTG水凝胶优异的生物相容性和生物降解性
随后，在多种动物模型中验证了新型液体栓塞剂的安全性和有效性。如图4，PLTTG水凝胶可以有效地栓塞新西兰兔的肾动脉及远端小分支血管；还具有出色的不透X射线特性。术后第7、14及28天，被栓塞的肾表现出明显的萎缩、无血供、肾动脉无再通。PLTTG水凝胶在血管内稳定铸型、无分离及移位（图4）。
图4. PLTTG水凝胶栓塞新西兰兔肾动脉
PLTTG水凝胶还能有效地栓塞新西兰兔破裂的股动脉，对动脉出血进行快速且有效地止血；且止血性能与临床使用的Onyx栓塞剂相当（图5）。
图5. PLTTG水凝胶对新西兰兔破裂的股动脉进行有效止血
此外，PLTTG水凝胶还能有效地栓塞新西兰兔的股静脉。术后随访发现血管无再通，无肺栓塞（图6）。
图6. PLTTG水凝胶栓塞新西兰兔的股静脉
该PLTTG DMSO溶液衍生水凝胶具有如下优点：可调节的凝胶化时间、可调节的机械性能、可调节的粘度、可调节的注射力和栓塞压力，以及良好的生物相容性和生物可降解性、不透X射线性、优异的栓塞性能和血管内扩散性、使用方便、成本低，使其具有较大的临床转化潜力。
本工作近期以“Solvent Exchange Induced in situ Formed Hydrogel as Liquid Embolic Agents”为题发表于Advanced Functional Materials（2023, DOI: 10.1002/adfm.202305153）上。第一作者为中山大学附属第五医院博士生刘孟辉同学，通讯作者是单鸿教授、彭欣副研究员、庞鹏飞教授。