工程化ROS响应性双网络水凝胶PD-OHN：一种用于预防术后腹腔粘连的生物活性屏障

针对术后腹腔粘连(PAA)这一高达90%腹部手术患者面临的临床难题，研究团队创新性地开发了具有ROS响应和清除功能的双网络水凝胶PD-OHN。该材料通过动态苯硼酸酯键和酰腙键网络实现5秒快速凝胶化，兼具20 kPa储能模量和8 kPa组织粘附力，能智能响应伤口部位ROS水平释放DTT抗氧化剂，促进巨噬细胞M1向M2表型极化，恢复纤溶系统平衡，在大鼠盲肠-腹壁摩擦模型中展现出显著抗粘连效果。这项发表于《Bioactive Materials》的研究为临床PAA预防提供了全程护理的创新解决方案。

　　

腹腔手术后高达90%的患者会出现组织粘连，这种被称为术后腹腔粘连(PAA)的并发症可能导致致命的肠梗阻、女性不孕和慢性疼痛。尽管临床上采用药物和物理隔离屏障等多种策略，但现有方法存在机械性能不足、生物活性缺乏、滞留时间短等缺陷。特别是商用透明质酸(HA)水凝胶仅能维持2-3天，无法覆盖关键的14天伤口愈合期，而过度抑制炎症又可能干扰正常愈合过程。如何开发兼具力学强度、智能ROS响应和精准抗炎功能的生物材料，成为突破临床困境的关键。

中山大学研究人员在《Bioactive Materials》发表的研究中，创新设计了一种ROS响应性双网络水凝胶PD-OHN。该材料通过巧妙整合动态共价化学与生物活性组分，形成了具有多重防护功能的智能屏障系统。研究采用苯硼酸酯键连接的DPBA交联剂和酰腙键交联的透明质酸网络，通过流变学测试、体外细胞实验和大鼠盲肠模型等多维度验证其性能。

关键技术包括：1) 合成ROS敏感的DPBA交联单体；2) 氧化透明质酸(OHA)与酰肼修饰透明质酸(HA-ADH)的制备与表征；3) 双网络水凝胶的配方筛选与性能测试；4) 巨噬细胞极化实验和抗氧化评估；5) 大鼠PAA模型的建立与疗效评价。

2.1 DPBA的ROS响应与抗炎效应

研究人员首先设计合成含二硫键的DPBA交联剂。¹H NMR证实其苯硼酸酯键可被H₂O₂裂解。Fenton实验显示100 μM DPBA对·OH清除率达70.3%，显著高于DTT(59.9%)。在LPS诱导的RAW264.7细胞模型中，DPBA通过降低iNOS表达和提升Arg-1水平，有效促进M1向M2表型转化。

2.3 PD-OHN水凝胶的构建

通过优化配方确定2:1:1:1(PVA:DPBA:OHA:HA-ADH)为最佳比例，其储能模量达10³ Pa，孔隙直径仅9.6 μm。FT-IR证实了苯硼酸酯键(1420 cm^-1)和酰腙键(1649 cm^-1)的成功形成。喷枪实验显示其可在创面快速形成均匀薄膜，拉伸实验证实其良好延展性。

2.4 流变学与组织粘附性能

交替应变扫描显示PD-OHN在1%-500%应变间具有可逆的凝胶-溶胶转变能力。对猪心肌组织的粘附强度达8 kPa，是商用HA的4倍。这种强粘附性源于苯硼酸酯键、酰腙键和氢键的协同作用。

2.6 体内滞留与生物相容性

NIRF-II成像显示PD-OHN在盲肠保留21天，覆盖关键愈合期。血液生化指标和H&E染色证实其良好生物安全性，ALT、AST等指标与对照组无显著差异。

2.7 抗粘连效果评估

大鼠模型中，PD-OHN组14天粘连评分仅0.125，81.25%大鼠无粘连形成，显著优于商用HA组(2.88分)。Masson染色显示其能显著减少胶原沉积，H&E证实腹膜间皮细胞完整再生。

2.8 分子机制解析

ELISA检测显示PD-OHN显著降低TNF-α(3.5倍)和IL-6(2.8倍)，提升IL-10(4.2倍)。Western blot证实其使iNOS/Arg-1蛋白表达比从5.6降至0.3。RT-PCR显示PAI-1下调2.7倍，t-PA上调3.1倍，重塑纤溶平衡。

这项研究通过创新的材料设计解决了临床PAA预防的三大难题：机械性能不足、生物活性缺乏和滞留时间短。PD-OHN水凝胶的智能ROS响应特性实现了按需药物释放，双网络结构保障了力学强度，而21天的体内滞留覆盖了关键愈合期。该工作不仅为腹腔粘连防治提供了新策略，其动态共价键设计和多重生物功能整合思路，也为其他创伤修复材料的开发提供了重要参考。未来研究需进一步验证其在大动物模型中的效果，并与主流临床产品(如Seprafilm)进行直接对比，以加速临床转化进程。