显微外科延续了一百多年的缝线吻合术式,正在被一种仿生方案挑战。11月13日,陆军军医大学陆军特色医学中心(大坪医院)曾文教授团队联合加拿大曼尼托巴大学邢孟秋教授团队在《科学》发表研究:受植物根系锚定机制启发的集成微针互锁黏合系统(iMAS)构建成功,将快速血管吻合、无线实时监测与人工智能分析融为一体,为血管重建及移植术后管理提供新策略。在大鼠颈总动脉吻合模型中,iMAS把平均吻合时间从传统缝合的38.83分钟压缩到8.59分钟,缩短约78%。

iMAS由疏水黏合基质和3D打印四臂微针两部分组成:前者排开血管表面的水分并形成黏合,后者仿照植物根系扎入湿土的方式,与血管壁形成三维机械互锁,在湿润、搏动的血管表面实现快速、稳固且密封的连接。小型猪血管实验进一步验证了该系统在小血管吻合中的可行性;术后10个月,实验血管仍保持较稳定的吻合口血流,吻合口内膜增生显著减轻。

仿生微针血管吻合概念图
仿生微针血管吻合概念图:四臂微针如根系般锚定血管壁

研究的另一半是术后监测。团队把无源无线谐振传感器与AI深度学习算法集成到系统中,通过血管搏动引起的谐振信号变化实现连续、无创的血流动力学监测;在异体心脏移植模型中,系统连续监测移植心脏搏动达3个月,并能依据信号幅度、波形和节律差异,区分和预测移植物的功能维持与衰竭。血管吻合由此从一次手术操作,延伸为贯穿术后的连续智能监护。

自1902年血管吻合术开创以来,显微缝合依赖术者手艺、耗时且可能损伤血管内皮,术后血栓与吻合口狭窄也影响长期通畅。iMAS降低了对术者显微操作水平的依赖,其应用清单包括战创伤血管损伤快速修复、批量伤员救治与后送途中监护。研究登上《科学》而非专科期刊,也提示这条「材料+器件+AI」的技术路线正被主流学界看见。