具有强湿粘附界面的可降解脱细胞基质生物补片用于无缝合软组织缺损修复

《Journal of Nanobiotechnology》：Decellularized extracellular matrix bio-patch with strong and biodegradable wet adhesive interface for sutureless soft tissue defect repair

本研究针对脱细胞基质生物补片依赖缝合固定易引发二次损伤与炎症浸润的临床难题，开发了一种基于小肠黏膜下层（SIS）的自粘附补片（A-SIS）。通过原位聚合可降解水凝胶粘附层，A-SIS在湿态组织中实现高达100 kPa的剪切强度与700 J/m2的界面韧性，并在大鼠腹壁缺损与猪糖尿病溃疡模型中显著加速组织再生、减少炎症反应。该技术为软组织无缝合修复提供了创新性解决方案。

　　

软组织损伤是临床常见难题，尤其是糖尿病溃疡、腹壁缺损等慢性伤口，因血供不足和持续炎症难以自愈。传统修复采用合成补片（如聚丙烯），但易引发异物反应和纤维包裹；而生物相容性更优的脱细胞细胞外基质（如小肠黏膜下层，SIS）补片，却因依赖缝线固定导致应力集中、二次损伤和炎症细胞浸润。更棘手的是，现有商业生物胶（如TISSEEL、COSEAL）在湿环境中粘附力弱，无法满足无缝合手术的需求。如何让生物补片“主动粘合”湿软组织，并促进功能性再生，成为研究者攻坚的方向。

针对这一挑战，北京大学第三医院陈晓亚、关彬彬等团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表研究，提出了一种创新型自粘附SIS补片（A-SIS）。其核心策略是在SIS表面原位聚合可降解水凝胶粘附层，通过物理-化学协同作用实现强湿粘附，并在动物模型中验证了其加速组织修复的潜力。

研究采用的关键技术包括：1. 通过自由基聚合法在SIS表面构建壳聚糖-聚丙烯酸接枝N-羟基琥珀酰亚胺酯（PAA-NHS）水凝胶层，以N,N'-双（丙烯酰）胱胺（BACA）作为可降解交联剂；2. 利用拉剪试验（ASTM F2255）和180°剥离试验（ASTM F2256）量化粘附强度；3. 在大鼠腹壁缺损模型和糖尿病大鼠/猪全层伤口模型中评估修复效果；4. 通过免疫荧光染色（F4/80、CD3、CD206、iNOS）和RT-qPCR分析炎症微环境。

结果与讨论

自粘附补片的制备与表征

A-SIS通过原位聚合在SIS表面形成约40微米厚的水凝胶层，使补片表面更光滑，拉伸强度从17.0 MPa提升至51.9 MPa。降解实验显示，A-SIS在含胶原酶和半胱氨酸的溶液中72小时内降解率达89.5%，且细胞活性测试表明其具有良好的生物相容性。

湿粘附机制与性能优势

A-SIS的粘附依赖于水凝胶吸收界面水分后与组织形成共形匹配，其中PAA的羧基通过氢键和静电作用实现快速初粘，NHS酯基则与组织表面氨基共价交联增强长期稳定性。测试表明，A-SIS对猪皮肤、心脏、胃和肠的剪切强度分别达123.1 kPa、99.8 kPa、112.7 kPa和76.6 kPa，显著优于商业胶粘剂（<10 kPa）。

腹壁缺损修复效果

在大鼠腹壁缺损模型中，A-SIS无需缝合，10秒内即可固定，手术时间从3分钟大幅缩短。组织学分析显示，A-SIS组7天后炎症细胞浸润显著减少，14天时缺损基本完全修复，且纤维组织厚度低于缝合SIS组。

免疫微环境调控

免疫荧光与基因表达分析证实，A-SIS能减少界面处T细胞（CD3⁺）和巨噬细胞（F4/80⁺）浸润，并维持M1/M2巨噬细胞平衡，避免过度M2极化导致的纤维化。

糖尿病伤口愈合促进

在糖尿病大鼠和猪全层伤口模型中，A-SIS组14天伤口闭合率达95.7%（大鼠）和91.6%（猪），并促进表皮再生与胶原纤维有序沉积，显著优于空白组与商业敷料组。

结论与意义

本研究开发的A-SIS补片通过可降解水凝胶粘附层实现了强湿态组织粘附与无缝合固定，显著缩短手术时间、减少炎症反应，并促进软组织功能性再生。其设计策略为生物补片-组织界面整合提供了新思路，且平台兼容药物负载（如外泌体、生长因子），在肿瘤切除后缺损或感染伤口等复杂场景中具广阔转化前景。