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浙工大馮杰/張靜團(tuán)隊、浙江省人民醫(yī)院周佳 AHM：用于組織修復(fù)和預(yù)防術(shù)后粘連的“Janus”兩性離子水凝膠貼片

2024-12-10 來源：高分子科技

關(guān)鍵詞：組織修復(fù) 預(yù)防術(shù)后粘連 “Janus”兩性離子水凝膠貼片

圖1 SHAN水凝膠制備和體內(nèi)抗粘連模型應(yīng)用示意圖

近期，浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院馮杰教授、張靜副教授團(tuán)隊聯(lián)合浙江省人民醫(yī)院周佳醫(yī)生通過在水凝膠一側(cè)滲透粘合聚合物刷層制備了可生物降解的“Janus”兩性離子水凝膠貼片，并對該水凝膠貼片的不對稱粘附性及體內(nèi)防粘連行為進(jìn)行了研究（圖1）。由于交聯(lián)劑甲基丙烯酰化透明質(zhì)酸的可降解性，水凝膠防粘連貼片可以在體內(nèi)降解為兩性離子聚合物鏈而被代謝。通過非共價相互作用（氫鍵和靜電相互作用）以及粘附面NHS基團(tuán)與動物組織中所含氨基之間的共價鍵的協(xié)同作用，水凝膠貼片能在組織上形成強(qiáng)粘附；同時，貼片的另一面仍保留了兩性離子水凝膠的防污性能，可防止器官、組織間的粘附，從而實現(xiàn)了水凝膠貼片的不對稱粘附性（圖2和圖3）。基于可降解交聯(lián)劑，該貼片能夠?qū)崿F(xiàn)令人滿意的體內(nèi)外降解（圖4）。進(jìn)一步，動物實驗證明該貼片能夠有效預(yù)防腹腔粘連（圖5）。該水凝膠貼片有望用作防止腹腔粘連的有效物理屏障材料，拓寬了水凝膠材料在醫(yī)用敷料領(lǐng)域的應(yīng)用。該研究工作以A “Janus” zwitterionic hydrogel patch for tissue repair and prevention of post-operative adhesions為題發(fā)表在Advanced Healthcare Materials期刊上。浙江工業(yè)大學(xué)張靜副教授是該論文的第一作者兼通訊作者，浙江省人民醫(yī)院周佳醫(yī)生為該論文的另一位通訊作者。另外，馮杰教授也是本論文的重要作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金和浙江省自然科學(xué)基金的資助。

圖2 （A）SHAN水凝膠粘附在手指關(guān)節(jié)和豬皮膚上的數(shù)碼照片。（B）聚合物刷層在SH水凝膠上的滲透深度隨時間的變化，以及將聚合物刷留在基底表面不同時間制備的SHAN水凝膠的界面韌性。（C）不同時間內(nèi)SHAN水凝膠粘附的界面韌性。（D）SHAN水凝膠在小鼠組織上的粘附行為。（E）SH水凝膠在小鼠組織上的粘附行為。

圖3（A）蛋白質(zhì)在水凝膠和TCPS不同表面上的相對吸附量。（B）L929細(xì)胞與不同表面的水凝膠和TCPS共同培養(yǎng)1、4和7天的熒光顯微鏡圖像，以觀察表面細(xì)胞粘附情況。（C）SHAN水凝膠的溶血率（0.1% Triton X-100 為陽性對照，PBS 為陰性對照）。（D）L929細(xì)胞與不同表面的水凝膠共孵育1、4和7天后的浸出液的細(xì)胞存活率。

圖4 （A）SHAN水凝膠在不同濃度的透明質(zhì)酸酶溶液中降解的照片。（B）小鼠皮下包埋SHAN水凝膠7天和28天的照片。（C）SHAN水凝膠包埋7天和28天后周圍組織H&E染色的代表性圖像。

圖5 （A）大鼠腸擦傷-腹壁缺損模型和不同的治療方法（PBS、HA、SHAN水凝膠）。（B）不同治療組 7、14和21天的抗粘連效果評估。（C）各組在預(yù)定時間點(diǎn)的粘附評分。

該工作是團(tuán)隊近期關(guān)于兩性離子聚合物水凝膠的最新進(jìn)展研究之一。兩性離子聚合物單元分子鏈上同時帶有陰、陽離子基團(tuán)，可以通過溶劑化作用牢固結(jié)合水分子，具有優(yōu)異的抗粘附性能和生物相容性，在生物醫(yī)用和工程領(lǐng)域中具有寬闊的應(yīng)用前景。為此團(tuán)隊在過去五年中，團(tuán)隊制備了具有高防污、優(yōu)異生物相容性和高韌性的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠（ACS Appl. Mater. Interface. 2019, 11, 31594-31604；Carbohyd. Polym. 2019, 225, UNSP 115160；J. Mater. Sci. Technol. 2021, 85, 235-244；Carbohyd. Polym. 2021, 257, 117627）；制備了具有高度透明、自愈、可注射和自粘性的水凝膠，可用于3D打印可穿戴的應(yīng)變傳感器（Mat. Sci. Eng. C-Mater. 2020, 117, 111298）；制備了軟性隱形眼鏡用、防污抗菌、防止眼部細(xì)菌感染的兩性離子水凝膠（Eur. Polym. J. 2022, 167, 111037）；以及具有“自防御”機(jī)制的防污兩性離子水凝膠涂層（ACS Appl. Mater. Interface. 2022, 14, 56097-56109）；“Janus”智能抗菌水凝膠敷料（ACS Appl. Polym. Mater. 2023, 5, 2596-2606）；可注射兩性離子冷凍凝膠用于腫瘤聯(lián)合治療（J. Mater. Chem. B. 2023,11, 2733-2744）；多功能兩性離子微針敷料（Biomater. Sci. 2023,11, 2750-2758）。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adhm.202404082

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（責(zé)任編輯：xu）

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