天津大学杨建海/刘文广团队Biomaterials ：以分子量可控聚合物构建可解离两性离子纳米复合水凝胶，调控术后微环境预防腹腔粘连

术后粘连是腹部及盆腔手术后常见而棘手的并发症，本质上是手术创伤后受损组织之间形成的异常纤维连接，可导致肠梗阻、慢性疼痛、不孕以及再次手术困难等严重后果。现有临床防粘连材料多依赖 “被动隔离”作用，但术后粘连并非单一的组织接触问题，而是由蛋白沉积、炎症反应、氧化应激、纤溶失衡和纤维化共同驱动的连续病理过程。因此，如何在提供稳定物理屏障的同时，主动调控术后炎症-纤维化微环境，并降低材料长期局部滞留风险，是防粘连材料设计中的关键问题。

针对这一难题，天津大学杨建海/刘文广团队构建了一种可注射的两性离子纳米复合水凝胶（PCBOAA@PB），整合了生物防污屏障功能、免疫微环境调节功能和可控解离特性。研究团队首先通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合制备了分子量可控的两性离子聚合物PCBOH，进一步丙烯酸酯功能能化获得可交联的PCBOAA。PCBOAA与二硫苏糖醇（DTT）发生原位硫醇-丙烯酸酯迈克尔加成反应，形成含β-硫醚酯键交联点的三维水凝胶网络，该系统中的β-硫醚酯键可以在生理条件下逐渐水解。该网络既能在术后早期维持稳定的屏障作用，又可在生理环境下逐渐解离成具有潜在清除能力的低分子量聚合物链，从而降低材料长期局部滞留的风险。同时，将普鲁士蓝纳米颗粒（PB NPs）引入水凝胶体系，赋予其氧化应激调控和免疫微环境调节能力。普鲁士蓝纳米颗粒具有SOD-like、CAT-like和POD-like等多重纳米酶活性，可有效清除过量活性氧，并缓解氧化应激相关的炎症反应。体外实验表明，PCBOAA@PB 水凝胶能够显著抵抗蛋白吸附和成纤维细胞黏附，并抑制LPS诱导的促炎型巨噬细胞表型，并促进M2相关修复表型。

Schematic illustration of the synthesis, anti-adhesion function, microenvironmental regulation, and dissociation of the PCBOAA@PB hydrogel for postoperative abdominal adhesion prevention.

在大鼠盲肠-腹壁损伤模型中，与模型组和商用透明质酸水凝胶相比，PCBOAA@PB组均表现出更低的粘连评分。组织学结果显示，该水凝胶能够明显减少异常组织桥接和胶原沉积，维持腹壁与盲肠之间清晰的组织界面。机制研究表明，PCBOAA@PB通过多环节协同干预粘连形成过程：两性离子界面的高度水化层可抑制蛋白沉积和成纤维细胞附着；PB纳米酶可降低TNF-α、IL-1β等促炎因子表达，并提高IL-10水平；同时，该水凝胶还能调节t-PA/PAI-1纤溶平衡，并抑制TGF-β1/Smad3介导的纤维化进程，从而减少成熟纤维性粘连形成。此外，PCBOAA@PB水凝胶具有良好的可解离特性。体外降解、体内植入和腹腔内Cy5标记PCBOAA水凝胶的成像结果共同支持，水凝胶网络可逐步解离，且材料局部残留随时间明显减少。该特性使其能够在完成术后早期屏障功能后逐渐降低局部滞留，有助于减少长期异物反应风险。

综上，该研究开发了一种集抗污物理屏障、氧化应激调控、免疫调节、纤溶平衡恢复、抑制纤维化进程和可控解离于一体的两性离子纳米复合水凝胶，为术后腹腔粘连预防提供了新的材料设计思路。论文第一作者为天津大学材料科学与工程学院的博士研究生鲍思雨，天津大学材料科学与工程学院杨建海教授与西北工业大学柔性电子研究院秦荣荣博士为该文章的共同通讯作者。

课题组简介

天津大学杨建海教授：教授，博士生导师，国家优秀青年基金获得者。主要从事生物防污高分子材料的设计、制备及其生物医学应用研究，重点围绕生物防污水凝胶、两性离子聚合物、医学抗粘连材料、人工玻璃体替代物、糖尿病创面修复、骨关节炎治疗及柔性生物防污电极等方向开展研究。近年来，创建了基于氢键基团和两性离子基团的一系列生物防污可注射水凝胶，并推动其在眼科、口腔、术后软组织防粘连和组织修复等领域的应用。以第一/通讯作者在Advanced Materials、National Science Review、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Biomaterials、Bioactive Materials等国际期刊发表SCI论文50余篇，授权国家发明专利10余项；主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目等科研项目。

天津大学刘文广教授：天津大学讲席教授，博士生导师，国家杰青，国务院特殊津贴专家，中国生物材料学会理事，中国生物材料学会组织工作委员会委员，中国生物材料学会医用高分子分会副主任委员，国际生物材料科学与工程学会联合会Fellow，Science China Technological Sciences（SCI收录，JCR一区）,《中国科学:技术科学》，《高分子学报》（SCI收录）编委。主要从事生物医用高分子材料的研究，主持和参加多项国家自然科学基金重点、科技部重点研发、科技创新2030等重大项目。创建了基于侧链氨基酸多重氢键交联的超分子聚合物水凝胶，促进和推动了N-丙烯酰基甘氨酰胺（NAGA）的生产和应用；提出了自增稠/自增强3D打印超分子水凝胶墨水的设计理念，并定制了个性化3D打印半月板、角膜替代物；提出了构筑水下和湿态环境应用黏合剂的新策略，由此发展了急救用黏合、口腔修复、止血剂及心肌补片；发展了新型辅酶基超分子聚合物弹性体和水凝胶医用黏合剂。在Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Biomaterials等期刊发表300余篇论文，并获第十二届冯新德高分子奖，天津市自然科学一、二等奖和天津市五一劳动奖章。

西北工业大学秦荣荣博士：现任西北工业大学柔性电子研究院研究人员，主要从事基于蛋白质类淀粉样聚集的柔性电子表界面材料、可穿戴医疗器械表面改性与功能化、生物医用水凝胶及再生医学相关研究。围绕可控类淀粉样蛋白质界面聚集，构筑蛋白质及蛋白质-金属纳米膜等表/界面材料，实现湿态界面稳定黏附、生物相容性和器件功能化。入选博士后创新人才支持计划；于Advanced Materials、ACS Central Science、Small等期刊发表相关成果，授权专利4件。

基金

该研究得到国家重点研发计划（2024YFB3814900）和国家自然科学基金（52573174和T2222013）的支持。

文献信息

Siyu Bao, Xiawei Zhao, Danyang Chen, Hongying Wang, Xu Tian, Qiao Li, Rongrong Qin*, Jianhai Yang**, Wenguang Liu. Zwitterionic polymer nanocomposite hydrogels with immunoregulation for effectively preventing postoperative abdominal adhesions. Biomaterials 2027, 336, 124444.