《Acta Biomaterialia》中南大学：双重动态共价交联、自愈、可注射水凝胶对抗术后腹腔粘连

《Acta Biomaterialia》：基于双重动态共价交联的自愈、可注射水凝胶对抗术后腹腔粘连

Title: Self-healing, injectable hydrogel based on dual dynamic covalent cross-linking against postoperative abdominal cavity adhesion

Authors: Huihui Zeng , Xi Liu , Zequn Zhang , Xianwen Song , Jun Quan , Jun Zheng , Zhaolong Shen , Yaqiong Ni , Chuntai Liu , Yi Zhang* , Gui Hu*

Acta Biomaterialia (IF 10.633)

Pub Date:2022-08-20,

DOI:10.1016/j.actbio.2022.08.030

摘要

临床上，增加腹膜屏障是减少术后腹膜粘连的有效辅助手段。

中南大学 Yi Zhang ，中南大学湘雅三医院 Gui Hu （通讯作者）团队提出了一种通过羧甲基壳聚糖 (CMCS) 、 2- 甲酰基苯基硼酸 (2-FPBA) 和槲皮素 (Que) 之间的动态共价交联制备超分子杂化水凝胶的简便模板。所制备的复合 CMCS/2-FPBA/Que (CFQ) 水凝胶表现出良好的抗菌、抗炎和抗氧化作用。 L929 细胞毒性评估证实了 CFQ 水凝胶的良好细胞相容性。在有侧壁缺损和盲肠擦伤的大鼠中进一步评估了 CFQ 水凝胶的术后抗粘连能力。与对照组相比，在所有水凝胶处理组中，通过增加 Que 浓度，组织粘附率显着降低。此外， C3F0.8Q0.08 水凝胶的缓释时间可超过 14 天，这对于临床伤口治疗是非常理想的。

重要性声明： 术后粘连是一种非常常见的术后并发症，严重影响患者的生活质量。目前常用的防止粘连的方法主要是采用可降解的阻隔材料进行物理分离。本研究制备了双动态共价交联 CFQ 水凝胶，不仅可降解、可注射，还具有抗菌、抗氧化、抗炎等多重特性，可有效预防术后粘连，促进伤口愈合。

相关成果以“ Self-healing, injectable hydrogel based on dual dynamic covalent cross-linking against postoperative abdominal cavity adhesion ”为题发表在《 Acta Biomaterialia 》上。

图文导读

图 1. CFQ 水凝胶的形成机制（CMCS、2-FPBA、Que 和共轭的结构）。

图 2. CFQ 水凝胶形成示意图。

图 3. CFQ 水凝胶的表征，即 (a) 1H NMR 表征，(b) 紫外表征，(c-h) CFQ 水凝胶的 SEM 图像，(c, f) C3F0.8Q0 水凝胶的 SEM 图像，(d, g) SEM C3F0.8Q0.04水凝胶的图像，（e，h）C3F0.8Q0.08水凝胶的SEM图像。 比例尺：100 μm。

图 4. 水凝胶流变测试：(a) 频率扫描，(b) 振幅扫描，(c) 循环扫描，(d) 复数粘度(η*) 扫描，(e) CFQ 水凝胶切割后的自愈过程 , (f) CFQ 水凝胶可注射性示意图。

图 5. (a) CFQ0.04 和 CFQ0.08 水凝胶的体外缓释曲线，(b) 不同类型水凝胶在 7 天时间段内的细胞毒性。 (c) 水凝胶的体外粘附观察； (d-f) CFQ0.04 和 CFQ0.08 水凝胶的搭接剪切试验。

图 6. CFQ 水凝胶的抗细胞粘附和抗菌作用。 (a) 24 小时后 L929 细胞在 CFQ 水凝胶上的细胞附着的代表性图像。 放大倍率：40×和100×； 比例尺：250 µm 和 100 µm。 (b) 琼脂板的代表性数字图像，显示水凝胶和 PBS（对照组）针对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的结果。 (c) 大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在含有 PBS（对照组）或 CFQ 水凝胶的液体肉汤培养基中培养 24 或 48 小时的细菌溶液的 OD 值。

图 7. (a)大鼠注射部位在设计时间点的宏观观察，在设计时间点观察和测量残留的C3F0.8Q0.08水凝胶，(b)注射演示图，（c）降解曲线。

图 8. CFQ水凝胶术后抗粘连效果：（a）各组治疗情况及术后14天各组大鼠腹膜粘连代表性照片。 （b，c）术后第14天不同组的粘连评分和统计分析。 (d) 术后第 14 天不同组样品的 H&E 染色和 Masson 染色的代表性图片。 AW：腹壁； CE：盲肠。 放大倍率：40×； 比例尺：250 µm。

图 9. CFQ 水凝胶对血清中细胞因子 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 表达的影响。 a) IL-1β； b) IL-6； c) TNF-α。

小结

总之，通过在生物相容性分子（ CMCS 、 2-FPBA 和 Que ）之间建立动态共价交联，开发了一种制备双功能凝胶的简便方法。所制备的可注射水凝胶 (CFQ) 表现出良好的术后抗粘连能力以及超过 14 天的耐用性。开发的 CFQ 水凝胶满足临床应用中抗粘连阻隔材料的要求。体内结果证实， CFQ 水凝胶显着降低了腹部组织粘连的可能性，并且对伤口愈合没有毒副作用。本文认为 CFQ 水凝胶非常适用于临床术后抗粘连应用，并且在广泛的组织中具有作为伤口隔离材料的巨大潜力。