浙工大冯杰、张静/浙江省人民医院周佳《AHM》：用于组织修复和预防术后粘连的 "Janus "聚两性离子水凝胶贴片

腹腔粘连是一种复杂的纤维化和炎症过程，通常由手术创伤、缺血、感染、异物等因素诱发。在术后伤口的愈合过程中，疤痕组织形成的缔结纤维带会将创面区域与正常情况下不相连的组织或器官连接在一起，导致粘连的发生。目前已经开发了多种策略来预防术后粘连，包括优化外科手术方法、药物辅助治疗以及物理屏障法。实践研究表明，物理屏障法是最有效的方法，包括薄膜和水凝胶，它是通过将伤口和邻近的组织用生物材料进行隔离达到防粘连效果。

近期，浙江工业大学材料科学与工程学院冯杰教授、张静副教授团队联合浙江省人民医院周佳医生通过在水凝胶一侧渗透粘合聚合物刷层制备了可生物降解的“Janus”两性离子水凝胶贴片（简称SHAN），并对该水凝胶贴片的不对称粘附性及体内防粘连行为进行了研究。SHAN水凝胶不仅表现出更好抗粘连效果，而且几乎消除了模型建立过程中出现的出血点和缺损，有利于损伤部位的快速修复。重要的是，治疗21天后，腹腔内未发现残留的SHAN水凝胶，表明水凝胶已完全降解。这一结果表明，该水凝胶贴片有望用作防止腹腔粘连的有效物理屏障材料，拓宽了水凝胶材料在医用敷料领域的应用。

该研究工作以为题发表在Advanced Healthcare Materials期刊上。

方案一展示了SHAN水凝胶贴片的制备过程。该方案以甲基丙烯酰化透明质酸为交联剂，SBMA为单体得到SH水凝胶。进一步，通过AA和AA-NHS单体的原位聚合以及在水凝胶网络中的半互穿，将粘附性聚合物刷[P(AA-co-AA-NHS)]接枝到水凝胶基底上，得到SHAN水凝胶贴片。非共价相互作用（氢键和静电相互作用）以及粘附侧的NHS与组织上氨基之间的协同共价键使水凝胶贴片能在组织上形成强粘附；同时，未经处理的一面仍保留了两性离子水凝胶的防污性能，从而得到了两侧具有不对称特性的SHAN水凝胶贴片。

方案1 SHAN水凝胶制备和体内抗粘连模型应用示意图

【SHAN水凝胶的粘附性能】

图1展示了SHAN能有效适应在人皮肤和猪皮肤上的动态变形而不脱落。为了更好地模拟 SHAN 水凝胶的应用环境，万博manbetx登录 将其成功地粘附在小鼠心脏、肝脏、肺脏和肾脏器官表面；与此相反，非粘附侧没有显示出与器官的粘附特性。

图1 SHAN水凝胶的粘附性能

【SHAN水凝胶的生物相容性和降解性能】

SHAN水凝胶表现出优异的血液相容性和细胞相容性，证明了其能够安全应用于体内。通过对非特异性蛋白粘附和细胞粘附进一步证明了该贴片两面的不对称性。由于交联剂甲基丙烯酰化透明质酸的可降解性，水凝胶防粘连贴片可以在体内降解为两性离子聚合物链而被代谢。通过实验结果可见该贴片表现出令人满意的体内外降解。

图2 SHAN水凝胶的生物相容性

图3 SHAN水凝胶的体内外降解性能

【SHAN水凝胶的体内防粘连实验】

通过大鼠肠磨损-腹壁缺损模型评估SHAN水凝胶贴片在防止术后组织粘连方面的潜力。SHAN水凝胶组肠壁上的水凝胶起到了更有效的屏障作用，几乎完全起到了抗粘连的效果。SHAN水凝胶组不仅抗粘连效果更好，而且几乎消除了模型建立过程中出现的出血点和缺损，有利于损伤部位的快速修复。重要的是，治疗21天后，腹腔内未发现残留的SHAN水凝胶，表明水凝胶已完全降解。这一结果表明，二次手术的风险可以降低，SHAN水凝胶是一种潜在的腹部手术后辅助治疗材料。

图4 SHAN水凝胶的体内防粘连实验

该工作是团队近期关于两性离子聚合物水凝胶的最新进展研究之一。为此团队在过去五年中，团队制备了具有高防污、优异生物相容性和高韧性的双网络水凝胶（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）；制备了具有高度透明、自愈、可注射和自粘性的水凝胶，可用于3D打印可穿戴的应变传感器（Mat. Sci. Eng. C-Mater. 2020, 117, 111298）；制备了软性隐形眼镜用、防污抗菌、防止眼部细菌感染的两性离子水凝胶（Eur. Polym. J. 2022, 167, 111037）；以及具有“自防御”机制的防污两性离子水凝胶涂层（ACS Appl. Mater. Interface. 2022, 14, 56097-56109）；“Janus”智能抗菌水凝胶敷料（ACS Appl. Polym. Mater. 2023, 5, 2596-2606）；可注射两性离子冷冻凝胶用于肿瘤联合治疗（J. Mater. Chem. B. 2023,11, 2733-2744）；多功能两性离子微针敷料（Biomater. Sci. 2023,11, 2750-2758）。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adhm.202404082