蜗牛黏液藏良方？蜗牛：有没有可能，咱也是个“赤脚大夫”……

出品：科普中国

作者：林丽莎，邓拓（中国科学院昆明植物研究所）

监制：中国科普博览

你也许在生活的磕磕碰碰中有过或大或小的伤口，你或许也见过在岩石或树枝上爬行的蜗牛，以及它留下的爬行痕迹，但你可能想不到的是，这两件看起来风马牛不相及的事，在科学家眼里却大有联系，蜗牛留下的痕迹就是它分泌的黏液，而这种黏液里，居然隐藏着伤口修复的良方。

糖尿病足溃疡，难以治愈的伤口

多数人印象中的受伤可能是类似于被水果刀划了一下，几天后就完好如初了。而事实上，每年有数以亿计的人遭受意外伤害、外科损伤等，且伤口愈合周期漫长，给患者生活带来诸多不便。

皮肤是人体最大的器官，也是抵御病原体入侵的第一道防线，因此维持其完整性对生命体至关重要。通常，发生在健康个体身上的伤口修复是有高度组织性的生物学过程，包括止血、炎症、再生和重塑四个阶段。然而，在上述愈合过程受阻时伤口可能发展为难以愈合的慢性伤口。

图1. 正常的皮肤损伤修复过程示意图

（图片来源：改编自文献1）

现代社会中糖尿病是常见的慢性代谢性疾病，全球约有5亿患者，糖尿病足溃疡(Diabetic foot ulcer)是其最常见和严重的并发症之一，发病率约25%。

由于这些患者伴有外周血管疾病、外周神经病变及免疫功能失调，且存在慢性炎症反应，因此，对于他们而言，皮肤创伤难以治愈，而创面持续不愈合可能导致截肢，严重影响患者生活质量。遗憾的是，糖尿病足发病机制复杂，目前尚缺乏有效疗法。

缝起来？不，粘起来

对于较严重的创伤和慢性伤口，临床干预是很必要的。医生往往采用外科缝合线和缝合钉重新连接伤口两边的组织(伤口闭合)，但缝合可能会引起疼痛、手术部位感染，并导致皮肤留下疤痕，拆线也可能造成二次伤害。

使用组织粘合剂是另一种治疗思路，既能快速闭合伤口又无需拆线，然而在湿润的组织中实现粘合具有挑战性。

目前，临床上常见的组织粘合剂有化学合成的氰基丙烯酸酯类(医用508胶)和天然来源的纤维蛋白胶，前者生物兼容性差、降解缓慢，具有毒副作用；后者在湿润组织的粘附性较差。

在生活中常见的502胶(化学成分主要为氰基丙烯酸乙酯)因具有强粘附力而在工业上广泛使用。相比而言，医用粘合剂需要考虑更多因素，例如渗出物吸收能力、湿粘附力、组织再生促进活性、生物可降解性等。

如何找到同时具备这些性能的生物粘合剂呢？

自然界中的粘附现象或许能给我们一些启示。例如，常春藤的攀岩本领几乎使之在各种地形畅通无阻；小小的贻贝粘在岩石上能抵御巨浪的冲击；蜗牛分泌物可以支撑自身重量使之倒挂在树枝上爬行……这些不起眼的小生物却有着奇妙的大本事。如果能搞清楚这些粘附工具的化学成分，我们就能想办法制备类似的粘合剂。

图2. 攀缘植物常春藤

（图片来源：参考文献5）

确实，研究发现，常春藤能分泌含有带负电糖蛋白的球状纳米颗粒，后者形成渗透性薄膜紧贴接触面，可以在墙面形成永久粘附；贻贝的足丝含有微米级的通道，分泌到通道中的富含L-Dopa以及赖氨酸的蛋白质与金属离子混合形成配位键，流体蛋白质在分泌到体外后固化为胶水，在岩石等附着物表面形成很强的粘附。

在这些研究的启发下，科学家研发了多种生物粘合剂仿生材料，在脑膜修复、伤口止血等医疗需求具有相当不错的应用前景。

图3. 贻贝及足丝结构

（图片来源：图A来自文献6，图B、C改编自文献7）

蜗牛：没想到我也是“赤脚大夫”

近日，据报道称，科学家从蜗牛黏液中发现一种可用于糖尿病足慢性伤口修复的天然粘合剂。

古希腊时期的“医学之父”希波克拉底就记录过蜗牛有保湿、消红肿及消炎镇痛的功能。受其启发，结合蜗牛粘附的现象及现代医学对伤口愈合的认识，科学家对白玉蜗牛的黏液进行了一系列分析研究。

科研人员收集蜗牛黏液，经灭菌后冷冻干燥，得到了一种多孔高粘附性的天然粘合剂。其两种主要成分多糖与蛋白质组成的独特双网络凝胶体系，使其具有突出的水凝胶性能，对湿润组织表面有很强的粘附性。这种生物材料还具有止血性能、良好的生物相容性和生物降解性，并且能加速急慢性伤口的愈合。

图4. 蜗牛黏液来源的粘合剂及其作用机制示意图

（图片来源：改编自文献8）

值得一提的是，蜗牛黏液中富含类似肝素的糖胺聚糖，这种多糖具有类似肝素的炎症因子结合活性，却不具有类似肝素的抗凝活性(其可能引起出血或血肿不利于伤口愈合)。此外，这种天然粘合剂还能有效地促进巨噬细胞向抗炎表型极化。

前面说到由于糖尿病足病理机制复杂，其治愈是医学上的一大难点。近年来的研究表明，慢性伤口中存在过度且持续的炎症响应，阻碍了从炎症阶段过渡到增殖阶段的伤口愈合关键步骤。因此，这种同时具有炎症调节活性的生物粘合剂更具有疗效优势。

实验表明，在糖尿病大鼠皮肤创伤模型中，该粘合剂可显著减轻组织中的炎症，加快肉芽组织生产、血管新生、胶原沉积和表皮再生，从而促进伤口再生和愈合。这一最新发现为新一代医用粘合剂的研发提供了借鉴和启发。

结语

回顾人类所经历的漫长历史，不难发现，我们始终是探索未知征程上的行旅者。一只小小的蜗牛、一片不起眼的树叶……自然界中的万物都在给予我们灵感与启发，推动着我们不断前进。

编辑：孙晨宇

注：本文内容为中国科学院昆明植物研究所研究员吴明一团队的研究成果，以A natural biological adhesive from snail mucus for wound repair为题，在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。此外，此愈合皮肤伤口的天然医用粘合剂已申请发明专利保护。

参考文献：

【1】Liang, Y.P. et al. Functional hydrogels as wound dressing to enhance wound healing. ACS Nano 15, 12687–12722 (2021).

【2】Eming S. et al. Wound repair and regeneration: Mechanisms, signaling, and translation. Sci. Transl. Med. 6, 265sr6 (2014).

【3】Baltzis D. et al. Pathogenesis and treatment of impaired wound healing in diabetes mellitus: New insights. Adv. Ther. 31, 817–836 (2014).

【4】Bonnemain B. Helix and drugs: snails for western health care from antiquity to the present. Evid.-based Complement Altern. Med. 2, 25–28 (2005).

【5】Huang Y. et al. Nanospherical arabinogalactan proteins are a key component of the high-strength adhesive secreted by English ivy. Proc. Natl Acad. Sci. USA 113, E3193–E3202 (2016).

【6】Xu Q. et al. Metal coordination-mediated functional grading and self-healing in mussel byssus cuticle. Adv. Sci. 6, 1902043 (2019).

【7】Priemel T. et al. Microfluidic-like fabrication of a vanadium-cured bioadhesive by mussels. Science 374, 206–211 (2021).