中大新聞網(wǎng)訊（通訊員簡文楊、戴希安）中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院結(jié)直腸肛門外科王輝主任醫(yī)師團(tuán)隊聯(lián)合中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院吳丁財教授團(tuán)隊，受腹膜不對稱結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，成功開發(fā)了一類新型腹壁組織修復(fù)材料——“雙面神”多孔水凝膠，成功整合抗變形、防粘連和促愈合的特性，有望成為臨床無張力軟組織修復(fù)的一種理想材料。相關(guān)成果于近日發(fā)表在國際頂刊 Advanced Materials雜志（影響因子 30.849），中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院梁偉文博士和中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院何汶懿博士為論文共同第一作者，黃榕康主治醫(yī)師、鄭冰娜副研究員、王輝主任醫(yī)師和吳丁財教授為共同通訊作者。
腹部缺損無張力修補(bǔ)，補(bǔ)片是關(guān)鍵！
據(jù)介紹，腹壁疝、腹壁腫瘤、腹壁創(chuàng)傷、腹壁感染、乳房重建等因素都可能導(dǎo)致腹壁缺損，在臨床上，其發(fā)病率不斷上升，世界范圍內(nèi)每年至少開展 40 萬例重建手術(shù)，至少花費(fèi)100億美元以上的醫(yī)療費(fèi)用。基于補(bǔ)片的無張力修補(bǔ)術(shù)是臨床推薦的主要治療方法。
一般而言，以聚丙烯、聚酯等聚合物為基材的傳統(tǒng)補(bǔ)片具有力學(xué)強(qiáng)度高、抗變形等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于臨床。然而，這些補(bǔ)片在植入體內(nèi)后容易引起明顯的組織粘連和嚴(yán)重異物反應(yīng)，導(dǎo)致不良的傷口愈合。
還有另外一款經(jīng)典的PCO補(bǔ)片則是通過在傳統(tǒng)補(bǔ)片表面復(fù)合膠原蛋白防粘連涂層，能有效改善組織粘連。但是，這類防粘連涂層在體內(nèi)會發(fā)生明顯溶脹，引起補(bǔ)片形變，且局部明顯的異物反應(yīng)問題仍未解決，不利于軟組織缺損的修復(fù)，手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率高。
王輝表示，“理想的補(bǔ)片需要集成抗變形、防粘連和促愈合等特性。”然而，防粘連表面通常是抗組織粘附的，而促愈合表面則要求促進(jìn)組織粘附。顯然，這兩種需求是完全對立的，長期以來被認(rèn)為無法在單一補(bǔ)片上同時實(shí)現(xiàn)。目前的制備方法通常會使用有毒化學(xué)品或者復(fù)雜的工藝，而且制備的水凝膠補(bǔ)片常常在體內(nèi)會發(fā)生高度溶脹和變形。這已經(jīng)日益成為無張力補(bǔ)片領(lǐng)域遲遲無法取得突破的關(guān)鍵所在。
腹膜不對稱結(jié)構(gòu)帶來的啟示
團(tuán)隊成員梁偉文博士和黃榕康博士介紹到，他們受腹膜不對稱結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，通過自上而下溶劑交換-凍干-再水化聯(lián)合策略，成功設(shè)計并制備了具有“兩面神（Janus）”多孔結(jié)構(gòu)的生物友好PVA水凝膠（JPVA）。
據(jù)介紹，該設(shè)計巧妙地利用非對稱多孔結(jié)構(gòu)同步解決了防粘連與促愈合這對材料需求完全相反的難題。論文中介紹到，在大鼠腹壁缺損修復(fù)模型中，致密的多孔光滑的底面最大限度地減少了成纖維細(xì)胞的粘附，不會引發(fā)任何內(nèi)臟粘附（腹腔粘連評分為0分，明顯優(yōu)于臨床使用的防粘連補(bǔ)片材料）；與此同時，類似于細(xì)胞外基質(zhì)的多孔粗糙的疏松面可以顯著改善成纖維細(xì)胞的粘附和組織生長，對腹壁缺損的治療優(yōu)于市售補(bǔ)片。另一方面，由于其獨(dú)特的抗溶脹性能（溶脹率<6 .4%），他們所研發(fā)的堅韌jpva水凝膠在體內(nèi)濕性環(huán)境下，也顯示出持久的抗變形特性，能很好地抵抗體內(nèi)腹壓的動態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)有效修復(fù)。
王輝和吳丁財指出，在表面多孔結(jié)構(gòu)調(diào)控上設(shè)計具有獨(dú)特雙面異性結(jié)構(gòu)的水凝膠材料，是發(fā)展集多種功能需求于一身的先進(jìn)補(bǔ)片的有效研究思路，可大幅度提升軟組織缺損的修補(bǔ)性能。換言之，JPVA水凝膠貼片在有效修復(fù)內(nèi)部軟組織缺損方面顯示出廣闊的前景。
圖1. （a）傳統(tǒng) PP 補(bǔ)片、（b）經(jīng)典 PCO 補(bǔ)片和（c）超結(jié)構(gòu)多孔水凝膠JPVA的結(jié)構(gòu)及其腹壁缺損修復(fù)性能示意圖。
（a）常規(guī)PP補(bǔ)片具有優(yōu)良的抗變形性能，但通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)臟粘連和不良的缺損愈合；
（b）經(jīng)典 PCO 補(bǔ)片可以防止內(nèi)臟粘連，但會出現(xiàn)變形和不良的缺損愈合；
（c）JPVA水凝膠可通過自上而下溶劑交換、凍干和再水化聯(lián)合策略制備。由于其雙面神不對稱多孔結(jié)構(gòu)和高氫鍵交聯(lián)密度， JPVA 水凝膠同時具有抗形變、防粘連和促愈合的腹膜缺損修復(fù)性能。
圖2. 超結(jié)構(gòu)多孔水凝膠JPVA的力學(xué)性能和抗溶脹性能。（a-c）縫合了超結(jié)構(gòu)多孔水凝膠JPVA的豬肉照片，可以適應(yīng)各種不同角度的“造型”，證明水凝膠的高柔性。
圖3. 超結(jié)構(gòu)多孔水凝膠JPVA防止內(nèi)臟粘連形成的效果圖。
大鼠腹膜缺損修復(fù)模型中，不同處理方法（PP 網(wǎng)片、PCO 網(wǎng)片、RJPVA 水凝膠和 JPVA 水凝膠）在術(shù)后14天的內(nèi)臟粘連情況，我們可以看到，PP補(bǔ)片觸發(fā)內(nèi)臟粘連形成嚴(yán)重，臨床粘連評分可達(dá)9.8分；經(jīng)典的抗粘連商用補(bǔ)片臨床粘連評分為0.8；而JPVA水凝膠沒有引起任何內(nèi)臟粘連形成，臨床粘連評分為0分。
以上結(jié)果表明，JPVA水凝膠底表面致密多孔，能有效抑制內(nèi)臟粘附。此外，JPVA水凝膠在第28天保持了原始形狀，沒有明顯降解，并保持了良好的抗粘著功能，說明了JPVA水凝膠在腹部潮濕環(huán)境下的長期抗變形特性和內(nèi)臟抗粘連性能。
中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院結(jié)直腸肛門外科三區(qū)團(tuán)隊近年來一直致力于腹壁疾病的診治，早在2017年團(tuán)隊獲得廣州市產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新重大專項支持（200萬經(jīng)費(fèi)），致力于軟組織修復(fù)材料的研究，相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Science, Annal of Surgery, Bioactive Materials，Engineering等國際高水平雜志上，并獲授權(quán)專利10余項。基于團(tuán)隊在基礎(chǔ)研究與臨床工作的積累，為精準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)腹膜癌治療，進(jìn)一步提高患者生存率，該病區(qū)已正式掛牌成立“腹膜癌病房”，未來將以多學(xué)科整治模式（MDT）融合各個領(lǐng)域?qū)＜覀兊闹腔郏型缛战鉀Q腹壁疾病的診治難題。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202108992
