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Adv Healthc Mater丨常凌乾等设计植入式可降解生物电子芯片治疗盆腔器官脱垂

BioArtMED  · 公众号  ·  · 2025-01-09 14:30

正文


盆腔器官脱垂 (POP) 是一种常见的女性功能障碍疾病,由于盆腔支撑组织 (如盆底肌肉和筋膜) 的减弱,会影响大约50%的经产妇和25%的老年妇女。POP 的主要症状包括子宫和邻近器官移位,伴有泌尿系统异常、阴道出血以及慢性炎症和疼痛,这些都可能显着降低女性的生活质量。随着预期寿命的延长,需要手术的患者比例将显著增加,这使得对临床 POP 治疗至关重要。

针对这一问题,北京航空航天大学 常凌乾 联合团队 设计了一种完全可降解的植入式生物电子网片,称为阴道植入式电刺激干细胞网片 (VECM) 。可加速受损盆腔组织的修复,且功能完成后,VECM 完全降解,防止植入部位的异物反应,减少盆腔炎症。相关成果以 Galvanic cell-stimulated mesenchymal stem cell mesh for enhanced pelvic organ prolapse treatment 为题,发表在 Advanced Healthcare Materials 上。

VECM由顶层的原电池膜和底层的干细胞负载水凝胶组成 (图 1a) 。原电池膜由旋涂的聚 (L-乳酸) -聚 (三亚甲基碳酸酯)(PLLA-PTMC) 基板和溅射沉积锌 (Zn) 和钼 (Mo) 薄膜电极组成。底部水凝胶是生物相容性甲基丙烯酸化明胶 (GelMA) 和甲基丙烯酸透明质酸 (HAMA) 的混合物,负载人脐带间充质干细胞 (MSC) 。原电池膜在使用前立即粘附在水凝胶上以形成 VECM (图 1b(i)) 。液体水凝胶在固定模具中用紫外线固化,将水凝胶链互连 (图 1b(ii)) ,形成用于活细胞的支撑水凝胶。VECM 在卵巢切除术后植入患有 POP 的雌性大鼠的阴道中 (图 1c) ,它的作用是修复虚弱的盆底肌肉并增强大鼠阴道的子宫收缩 (图 1d) 。最终,它最大限度地提高了盆底肌肉细胞的承载能力,减少了阴道炎症,降低了感染的风险 (图 1e)

图1.VECM器件治疗POP:a)VECM 装置的组成由原电池膜和载有 MSC 的复合水凝胶组成。b)(i)VECM 的结构和排列。(ii)复合水凝胶的化学结构,在紫外线照射下形成稳定的结构。c)雌性大鼠在卵巢切除术后出现 POP,伴有子宫脱垂和盆底肌肉松弛。d)将 VECM 植入阴道并缝合。e)用 VECM 治疗后子宫和盆底肌肉状态的恢复。


为了评估 VECM 在体内治疗 POP 的性能,我们建立了卵巢切除术的大鼠模型并将 VECM 植入大鼠阴道。在第 4 周 (4 W) 和长期 (12 W) 评估治疗结果和任何潜在的副作用。这些结果表明,VECM 具有快速保护作用,增强盆底肌肉的力量和弹性,比传统的 MSC 注射方法提供更好的结果。

最后,为了确认 VECM 在体内的生物安全性,研究团队研究了其代谢副产物对血液和其他器官的影响。降解产物在 VECM 处理的大鼠中未引起显着的全身异常和炎症。结果表明 VECM 在体内应用中具有良好的生物相容性。

该植入式、可降解的生物电子网片在促进细胞增殖和迁移方面表现出高效性。在 POP 疗法的场景中,VECM 表现出良好的安全性和可降解性,同时显示出有效的盆底肌肉恢复和显着增加的肌肉负荷能力,这为组织再生开辟了一条新的道路。

论文共同通讯作者包括甘肃省妇幼保健院刘青教授、甘肃省肿瘤医院苏海翔院长。论文第一作者包括北航博士生肖傲、甘肃省妇幼保健院王剑博士、首都医科大学附属友谊医院眼科陈曦博士、北航博士生吴晗、蒋欣然。

文章链接:
https://doi.org/10.1002/adhm.202403603

制版人:十一



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