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歐陽宏偉團隊《Advanced Science》發文:強力膠貼,胃腸穿孔,一貼無妨

來源 :基礎醫學系    發布時間 :2022-04-14    瀏覽次數 :163

創傷封閉的需求量極大,而縫合是創傷封閉的金標準,每年有數以萬計的外科手術在閉合傷口。然而縫合并不是萬能的,其操作繁瑣,且縫合穿刺對組織帶來的二次傷害可能會誘發感染或者造成滲漏,尤其是類似胃、腸、膀胱等具有貯藏功能的軟組織。因此,我們希望尋求更好的創傷封閉方法來代替縫合。

由于很多內臟組織具有管腔結構,因此相對于流動態的組織膠水,膠貼形式存在的濕面粘附膜更適合修補他們的缺損。現有的研究為了達到傷口封閉的力學需求,使用的大多是降解速度較慢的合成材料。這些材料如果在體內長期存在會產生排異反應,只能起到傷口封閉作用而無法促進再生。因此,如何使用生物相容性高的材料達到快速、牢固的組織粘附效果,實現創傷封閉的同時促進再生仍是亟需解決的技術難題。

在此背景下,浙江大學基礎醫學院歐陽宏偉教授課題組基于在濕面組織粘附領域的研究積累,首次設計出基于完全可代謝的多聚氨基酸材料的免縫合光控自粘復軟組織創傷修復膜(LAP),滿足了免縫合修復所需的濕面粘附、抗拉和生物相容性的要求。此研究于2022年4月在學術期刊Advanced Science上發表,題為“Polyglutamic Acid-Based Elastic and Tough Adhesive Patch Promotes Tissue Regeneration through In Situ Macrophage Modulation”。

LAP由可粘附水凝膠基質層和抗拉連底膜層構成。水凝膠基質主體材料選用能夠降低排異反應的聚氨基酸材料——聚谷氨酸,基質表面修飾了實驗室前期驗證過的光敏小分子基團NB作為粘附基團。NB基團能夠響應紫外光發生結構改變產生醛基,進而與組織上的氨基發生反應實現粘附。

而增強力學性能方面,研究團隊首次提出復合膜結構的概念,引入可吸收PLLA薄膜作為底膜層提高力學性能。LAP紫外光照激活后,接觸濕面組織能夠快速吸收界面上的水分,使粘附基團與組織表面氨基密切接觸發生反應,只需要在創面簡單的按壓即可實現創傷封閉。同時,LAP具有優秀的生物安全性和生物可降解性能,能夠原位招募M2型巨噬細胞,創造有利于組織再生的免疫微環境,從而促進組織再生(圖1)。

▲圖1  LAP的創傷封閉和修復機制示意圖

在多個離體組織上的模擬測試證明了LAP能夠實現多種內臟組織創傷的粘附和封閉(圖2)。

▲ 圖2  LAP對多個軟組織的粘附和創傷封閉

此外,研究人員通過皮下埋植的方法對LAP的生物安全性和原位巨噬細胞調控能力進行了探索。在術后1-2周內,埋植LAP的組織周邊出現了顯著的M2型巨噬細胞的聚集,而埋植醫用膠水“氰基丙烯酸酯”的組織周邊則出現了M0和M1型巨噬細胞的大量聚集。這一結果證明了LAP及其代謝產物具有良好的生物安全性,并且能夠創造出適合組織再生的免疫微環境(圖3)。

▲ 圖3  LAP的生物相容性和巨噬細胞調控性能研究

最后,研究人員在新西蘭大白兔的胃穿孔模型上對LAP的組織修復能力進行了驗證。術后兩周進行收樣觀察,施用了LAP的胃部無贅生物形成、傷口完全閉合。組織學切片染色證明LAP實現了胃組織的全層功能性修復,規避了傳統縫合帶來的二次創傷,克服了采用了生物安全性差的合成材料進行傷口封閉所造成的“封而不修”的缺點(圖4)。

▲圖4  LAP對兔胃穿刺傷口的封閉和修復

綜上所述,該研究發明了一種基于聚谷氨酸的免縫合光控自粘復軟組織創傷修復膜。它不僅具有優秀的機械性能,同時能夠創造適合組織再生的免疫微環境。這種同時兼具了機械性能和免疫調控性能的特性,使其具有臨床轉化的應用前景。

浙江大學基礎醫學院2020級博士生朱秋文為本文的第一作者,特聘副研究員洪逸為共同一作,通訊作者為浙江大學基礎醫學院歐陽宏偉教授和浙江大學醫學院附屬第一醫院鄒曉暉教授。本研究得到國家重點研發計劃(2017YFA0104900)和國家自然科學基金(NO. T2121004, 31830029, 92049117, 32171346)的支持。

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