光交联可湿黏附复合水凝胶黏合剂在膀胱损伤修复中的应用

《Bioengineering》：Application of Photocrosslinkable Wet-Adhesive Composite Hydrogel Adhesive in Bladder Injury Repair

　　

医用黏合剂已广泛用于皮肤创面修复与止血，而腹腔内动态湿润且复杂的环境对组织黏合剂提出严苛要求。已有研究少有报道生物黏合剂用于泌尿外科实践中的膀胱缺损修复。由甲基丙烯酰化明胶（GelMA）、甲基丙烯酰化丝素蛋白（SilMA）与二丙烯酸酯聚醚F127（F127DA）组成的GSF复合水凝胶黏合剂此前已被制备，具有良好可注射性、适宜黏度与优异机械韧性。为进一步确认修复效能，研究人员在体外表征了GSF在动态湿润条件下的黏附性能与结构稳定性；并在分级膀胱破裂与部分膀胱缺损大鼠模型中进行体内实验。结果表明，GSF水凝胶在动态模拟湿润腹腔条件与尿液充盈?排空循环环境中可保持强界面黏附与完整结构稳定性达8天。GSF具有快速黏合能力并缩短手术时间：中度膀胱损伤下，膀胱切开实验中伤口闭合时间仅为缝合组的28.3%，膀胱部分切除实验中为34.5%。其可实现轻中度膀胱破裂与部分膀胱缺损的满意修复；术后组织学与功能评估证实GSF促进膀胱结构重建与功能恢复。上述发现凸显GSF水凝胶黏合剂在受损膀胱修复与再生中的重要潜力，未来可拓展至腹腔内湿润环境下器官黏合修复。

研究背景方面，严重膀胱创伤、膀胱憩室等相关疾病常需手术治疗，可吸收缝线虽为首选，但膀胱作为储尿器官对缝合精度要求高，缝线可能干扰愈合。传统临床组织黏合剂存在明显不足：氰基丙烯酸酯胶生物相容性差、柔顺性低，纤维蛋白黏合剂黏接强度与力学性能有限。现有组织黏合剂研究多聚焦皮肤，空腔器官位于腹腔湿润环境且需储液，对黏合剂要求更高。因此，研究人员开展由GelMA、SilMA与F127DA构成的GSF光交联可湿黏附复合水凝胶黏合剂研究，评价其在动态湿润条件下及大鼠膀胱损伤模型中的修复表现。论文发表于《Bioengineering》。

关键技术方法上，研究人员以猪膀胱组织进行伤口闭合与循环拉伸测试，以自设计灌注装置评估动态湿润密封性；体内采用8周龄Sprague–Dawley（SD）大鼠，建立膀胱切开与膀胱部分切除两类模型，每类按轻、中、重损伤分为GSF组与缝合组，各亚组n=6；通过超声、尿动力学、组织学染色与α?平滑肌肌动蛋白（α?SMA）、CD31免疫荧光进行评估。

研究结果如下。制备与表征：通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认GelMA与SilMA合成成功；扫描电镜显示GSF孔隙更小更密，模拟尿液中14天约剩65%，杨氏模量达76.52±4.85 kPa，脂肪源干细胞（ADSCs）培养显示无显著细胞毒性。黏附性能：猪膀胱伤口闭合测试黏接强度30.99±2.92 kPa，高于SilMA与GS组；100%应变循环拉伸显示黏合区氢键等不稳定化学键断裂耗能；体外动态湿润充盈?排空环境下8天仍有效密封。膀胱损伤修复效能：重度膀胱切开中GSF组5只、缝合组2只3天内死亡不计入统计；轻中度损伤中GSF黏合时间显著短于缝合，术后4周GSF组粘连少、膀胱形态更正常。超声检查：术后4周膀胱充盈良好，膀胱切开组膀胱较饱满，膀胱部分切除组部分膀胱壁内陷，两组形态无显著差异。尿动力学检查：相同严重程度下GSF与缝合组在膀胱容量、最大逼尿压力、膀胱顺应性上无统计学差异。组织学评估：4周时尿路上皮再生完整，GSF组胶原纤维疏松、平滑肌有序增殖，缝合组胶原致密、平滑肌再生紊乱且见未降解缝线。免疫荧光染色：膀胱部分切除重度组中GSF组α?SMA与CD31阳性面积显著高于缝合组，提示平滑肌再生与血管生成更优；轻中度多数指标无显著差异。

讨论部分总结：GSF适用于轻中度膀胱破裂与部分缺损，严重创伤尤其近尿道处效果有限；SilMA提供力学支撑，GelMA促细胞迁移与血管化，F127DA形成耗散能量的非共价网络增强稳定性。GSF降解前期慢、后期快，与组织修复匹配；相较缝合可减轻网膜粘连、减少瘢痕与炎症样紊乱。尿动力学虽与缝合相当，但微观上促进无瘢痕修复与顺应性改善。研究局限为仅小样本大鼠、未做大动物验证。

结论部分翻译：由GelMA、SilMA与F127DA组成的GSF水凝胶具有快速光交联、强黏接、力学性能与有效密封能力。大鼠膀胱修复实验表明，GSF水凝胶黏合剂可实现快速凝胶化与优异湿黏附；相比缝合显著提高了操作效率，可有效修复轻至中度膀胱破裂与部分膀胱缺损，促进膀胱结构重建与功能恢复。