东华王璐/李超婧、复旦李绍杰AFM：具生物力学和补片-组织界面双重顺应性的疝气补片无疤痕重建腹壁

生物医用材料进展 · 公众号 · 医学科技自媒体 · 2024-09-01 16:00

正文

疝气手术是世界上最常见的外科手术之一，每年大约有 2 000 万例。然而，目前常用的聚丙烯（ PP）补片和组织之间仍存在明显的机械不匹配。当受到拉伸时，PP网表现出过高的模量并在体内引起应力屏蔽，从而导致组织退化和萎缩，进而复发。另外，疝气补片材料的固定方式也是引起机械不匹配的关键因素。目前常用缝合线、平头钉等侵入性锚定材料，会在穿刺点产生应力集中，导致形成疤痕。鉴于此，有必要开发与天然腹壁的机械性能相匹配且具有非侵入性质的自粘补片，能够在组织再生后为再生腹壁提供机械支撑，从而减少一系列术后并发症的产生。

对此， 东华大学 王璐 教授、 李超婧 副教授与复旦大学附属华东医院 李绍杰 医师合作 ，设计了一种用于无疤痕腹壁缺损的水凝胶复合疝补片。该补片由聚酯（ PET）织物和壳聚糖-聚丙烯酰胺水凝胶复合而成。通过对壳聚糖进行碱处理，调节复合补片的机械性能，以模拟人体腹壁，从而达到良好的生物力学顺应性。在复合补片中引入粘附基团，可与组织形成共价键，从而避免缝合，减少固定部位的应力集中，实现补片与组织界面的顺应性，并提高手术操作的简便性。该研究成果以 “ Hernia Mesh with Biomechanical and Mesh–Tissue Interface Dual Compliance for Scarless Abdominal Wall Reconstruction ”为题发表在2 023 年的《 Advanced Functional Materials 》上。

【 制备工艺 】

（1） CS/PAM和CSA/PAM水凝胶的制备：将一定配比壳聚糖、丙烯酰胺、 G elMA 和 Irgacure 2959 溶解在去离子水中并充分搅拌直至完全溶解。然后将前驱体溶液浇注到聚四氟乙烯（ PTFE ）模具中，进一步 UV 固化。为了制备 CSA/PAM 水凝胶，将 CS/PAM 水凝胶浸泡在 1M NaOH 溶液中 20 分钟，然后进一步放置 5 小时以获得均匀的 CSA/PAM 水凝胶。

（2） PF 和 PPF 的制备：将聚酯（ PET ）复丝使用经编机将纱线经编成织物。将 PET 织物材料浸入多巴胺溶液中并反应 18 小时。使用去离子水进行三次超声波清洗后，收集 PPF 并干燥以进行下一步。

（3） CS/PAM-PF、CS/PAM-PPF、CSA/PAM-PF和CSA/PAM-PPF（CAPF）的制备：PF和PPF分别放置在PTFE模具中。将前驱体溶液倒入模具中，并用玻璃片覆盖，玻璃板由2毫米厚的PTFE垫片隔开。将模具置于波长为365 nm的紫外光下45 min，分别得到CS/PAM-PF和CS/PAM-PPF。如上所述，将 CS/PAMPF 和 CS/PAM-PPF 浸泡在 1 M NaOH 溶液中 20 分钟，然后进一步放置 5 小时以获得均匀的 CSA/PAM-PF 和 CAPF。

【 文章亮点 】

(1) 该复合补片材料具有三大核心功能：一、与腹壁组织机械性能相匹配；二、对湿态组织具有自我粘附性能；三、为再生组织提供长期的机械支撑。

(2) 这种复合补片可以通过界面水排出机制以及氢键和 NHS（水凝胶侧）和胺基（组织侧）之间的化学交联的协同作用直接粘附在湿组织表面，具有良好的粘附强度（ 70.1±3.2 kPa）和可重复（4次）的牢固粘附性。