Sci Adv | 沈国震/刘志荣团队开发可吸收声学水凝胶贴片，实现胃吻合口的术后封堵与早期泄漏监测

胃癌、溃疡或减重手术后，医生常需将胃或肠道重新吻合。然而，吻合口一旦愈合不良，胃肠液渗漏进入腹腔，便会引发严重感染、败血症甚至死亡。目前，临床主要依赖 CT 、内镜或症状观察，但这些方法存在辐射暴露、延迟诊断或需二次手术等问题。如何 能主动封堵缺损，同时 在术后早期、无创、持续地监测泄漏，一直是外科和生物医学工程领域的难题。

北京理工大学沈国震/刘志荣团队开发了一种“植入-穿戴”协同系统，将酸响应声学水凝胶与柔性超声阵列相结合，实现了胃吻合口漏的同步封堵与无线声学监测。相关成果发表于 Science Advances ，题为： Bioresorbable acoustic patch for simultaneous sealing and early detection of gastric leakage 。该系统无需体内植入电子元器件， 开创了 胃吻合 术后管理新模式。

该系统的核心是一种由明胶甲基丙烯酸酯（ GelMA ）、海藻酸钠（ SA ）和碳酸钙纳米颗粒（ CaCO ₃ NPs ）组成的水凝胶（ GCS ）。手术时，将预凝胶溶液涂覆于吻合口，紫外光照射 20 秒 内 即可原位固化，形成密封层。术后一旦胃酸渗漏，水凝胶中的碳酸钙迅速与酸反应，产生二氧化碳（ CO₂ ）微泡，同时释放的钙离子触发海藻酸钠二次交联，形成更致密的双网络结构（ GCS-A ）。这一过程带来两大优势：

封堵增强：二次交联使水凝胶的杨氏模量提升约 2.38 倍，粘附强度达 21.7 kPa ，在离体 猪胃漏模型 中， 24 小时内泄漏量小于 0.6 克，远低于传统材料（ >8.8 克）。

声学指示：原位生成的 CO₂ 微泡与 组织之间存在巨大的声阻抗差异， 同时微泡的 非线性振动会显著增强超声回波的二次谐波信号（能量提升 32 倍），使泄漏部位在 B 超和超宽频非线性（ UWN ）对比成像中清晰可见。

为实现术后便捷监测，团队设计了一款 4×4 可独立寻址的可穿戴超声阵列，厚度仅 1.28 毫米，可像创可贴一样贴在体表。每个阵元可独立激活，通过比较 16 个通道的信号变化，系统能够生成二维热力图，精确定位泄漏点（空间分辨率约 4 毫米），并实时追踪泄漏范围的扩展。在体外实验中，酸激活后水凝胶的超声回波信号在 1 小时内即显著增强，监测窗口超过 8 小时。动物实验进一步证实，在大鼠胃穿孔模型中，系统在术后检测到泄漏信号的持续增高，并连续追踪 24 小时。

该水凝胶在正常生理环境（ PBS ）中约 6 天完全降解；而在酸性泄漏条件下，由于二次交联 增强 ，可维持稳定超过 15 天，为临床干预留出充足时间。皮下及胃壁植入实验显示，水凝胶在 4 周内基本降解，主要器官未见病理损伤，且能促进伤口愈合（ CD31 和 α-SMA 表达显著上调）。

这项研究首次将可吸收封堵材料与可穿戴超声阵列融合，实现了“边封边查、无线监测”的术后管理模式。相比传统CT或内镜，该系统无辐射、可连续监测、能定位泄漏点，且无需二次手术取出，具有广阔的医学转化和应用前景。

该研究由北京理工大学主持完成，第一作者为博士研究生胡峻豪，通讯作者为北京理工大学集成电路与电子学院柔性电子器件与智造研究所沈国震教授和刘志荣副教授。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec6857

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