山東大學葉磊/翟光喜&濟南大學張亞彬Acta Biomaterialia：鹽敏感純兩性離子物理水凝膠用于預防術后組織粘連

稀、飯 9個月前 (12-27) 1768瀏覽

【導讀】

腹膜粘連（PA）是術后常見但嚴重的臨床問題，可引起復雜的綜合征，包括慢性腹痛，腸梗阻，女性不育。據報道，手術后復發粘連的風險可能高達90%，這會給患者帶來嚴重的后果和痛苦，甚至需要第二次手術。其中，傳統療法中使用復雜化學合成方法的水凝膠，通常使用點擊化學或熱響應水凝膠。復雜的合成工藝和苛刻的條件限制了它們的應用。因此，臨床迫切需要一種易于制備，操作簡單，安全有效的抗粘連屏障，防止術后粘連和復發性粘連的發生。

 

【成果簡介】

針對此問題，山東大學藥學院葉磊副研究員團隊等通過簡單的方法制備了一種鹽溶液敏感型的物理水凝膠，該水凝膠制備方法簡單，通過生理鹽水和特定濃度的聚合物粉末共混即可得到水凝膠，更重要的是，隨著離子濃度的增加，物理水凝膠可以完全解離，使其成為預防粘連的絕佳候選者。在腹壁-盲腸模型中，兩性離子PSBMA水凝膠顯示出優異的抗粘附性能。此外，分子機理研究表明，該水凝膠可以抑制炎癥反應，抗纖維化并恢復受損表面的光滑度，從而產生優異的粘附預防效果。總之，基于純兩性離子材料的PSBMA是一種合成方法簡單，并且易于操作的實用性型水凝膠，其具有巨大臨床轉化潛力，是預防術后組織粘連的一種理想的隔離材料。

相關成果以Salt Sensitive Purely Zwitterionic Physical Hydrogel for Prevention of Postoperative Tissue Adhesion為標題發表在中科院一區《Acta?Biomaterialia》（IF：10.6）學術期刊上。通訊作者依次是濟南大學張亞彬副教授，山東大學翟光喜教授和葉磊副研究員。

 

【核心創新點】

  1. 本文報道基于純兩性離子材料的PSBMA物理水凝膠的制備方法及其用于抗腸黏連的應用。這種PSBMA聚合物可以根據離子濃度的不同定制成動態物理網絡，具有出色的防污能力。隨著離子的浸潤，物理水凝膠將完全解離，使其成為預防粘連的絕佳候選者。
  2. 制備的水凝膠可注射，易于使用。它可以瞬間粘附并固定在不規則表面上，這種具有巨大臨床轉化潛力的離子敏感、防污超分子水凝膠是預防術后組織粘連的一種有前途的隔離材料。

 

【數據概覽】

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原理圖1?(a)靜電相互作用交聯網絡PSBMA水凝膠示意圖。(b)盲腸側壁模型的建立及有無PSBMA水凝膠處理的不同效果。(c) PSBMA水凝膠預防術后腹腔粘連的作用及分子機制示意圖。

圖1?(a) PSBMA水凝膠內部結構。(b)PSBMA水凝膠的光學照片。PSBMA水凝膠的流變學表征：(c)頻率掃描曲線(0.1-100 Hz，應變為1%)以及(d)時間掃描曲線(1hz，應變1%，0-300s)。(e) 0.01 ~ 1000 s?1范圍內的剪切速率-掃描曲線。(f) PSBMA水凝膠的體外降解。(g) PSBMA水凝膠的溶脹特性。(h) PSBMA水凝膠對BSA的吸附性能測試。

圖2?用水凝膠提取物對(a) 4T1細胞和(b) L929細胞培養12、24和48小時后的細胞活力。(c) L929細胞用不同質量分數水凝膠提取物培養24小時后的Calcein-AM/PI染色圖像（比例尺為70 μm）。(d)水凝膠中細胞的生長（比例尺為200 μm）。(e)L929細胞在PSBMA水凝膠上的粘附情況隨時間變化的光學圖像（比例尺為100 μm）。

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圖3?(a)程序時間表示意圖。(b)不同方法處理大鼠第7、14天粘附評分(n=6)。(c)術后第7天和第14天，模型腹膜粘連、HA水凝膠和PSBMA水凝膠的照片。(d)術后7天和14天，生理鹽水、HA水凝膠和PSBMA水凝膠處理標本的組織學評價。CE：盲腸黏膜；AW：腹壁。比例尺為200 μm。** p < 0.01。

圖4?(a)程序時間表示意圖。(b)粘連溶解后第7天，模型腹膜粘連、HA和PSBMA水凝膠的照片。(c, d)粘連松解后7 天，用生理鹽水、HA水凝膠和PSBMA水凝膠處理標本的組織學評價（比例尺為200 μm）。(e)粘連松解后7天，各組治療后粘連評分（n=6）。(f)權重變化曲線。CE：盲腸黏膜；AW：腹壁。** p < 0.01。

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圖5?PSBMA水凝膠對術后第7天、14天及粘連松解后第7天血清中細胞因子TGF-β1、IL-6、IL-1β表達的影響：(a-c) TGF -β1，(d-f)IL-6以及(g-i) IL-1β。ns:無顯著差異；* p < 0.05；* * p < 0.01；* * * p < 0.001；* * * * p < 0.0001。

圖6?(a)術后第7天DAPI(藍色)、Smad7-Fluor 594（紅色）和Smad3-Alexa Fluor488（綠色）免疫熒光染色圖像（比例尺為200 μm）。(b) Smad3和(c) Smad7的平均熒光強度（MFI）。(d)術后第7天和粘連松解后第7天恢復的腹壁和盲腸表面的光學圖像（比例尺為100 μm）。CE：盲腸黏膜；AW：腹壁。所有數據以均數±標準差表示（n=3）；* * p < 0.01；* * * * p < 0.0001。

 

【成果總結】

在這項工作中，研究者制備了一系列具有抗蛋白質吸附和降解性能的鹽敏自組裝物理水凝膠PSBMA。聚合物粉末在一定的濃度下可以在生理鹽水中自組裝形成可注射物理水凝膠。體外結果表明，該水凝膠具有優異的抗蛋白質吸附和抗成纖維細胞粘附性能。在大鼠腹壁盲腸損傷模型中，PSBMA水凝膠顯示出優異的抗粘連效果。PSBMA水凝膠作為防止粘連的物理屏障，其安全性、有效性和操作方便性可滿足臨床應用的需求，具有廣闊的臨床轉化前景。

 

參考文獻：

https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.12.045

 

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