负载血小板衍生因子的可注射热敏水凝胶用于子宫内膜修复

《Acta Biomaterialia》:Injectable Thermosensitive Hydrogel Incorporating Platelet-Derived Factors for Endometrial Repair

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月17日 来源:Acta Biomaterialia 10.4

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   摘要宫腔粘连 (IUA) 的特征是子宫内膜纤维化、血管化受损和子宫内膜受纳性丧失,导致不孕和不良妊娠结局。由于组织再生不足和高复发率,目前的临床治疗仍然有限。虽然基于水凝胶的治疗显示出前景,但其临床转化经常受到化学交联剂潜在细胞毒性和缺乏多方面生物诱导生态位的阻碍。在此,我们

  

摘要

宫腔粘连 (IUA) 的特征是子宫内膜纤维化、血管化受损和子宫内膜受纳性丧失,导致不孕和不良妊娠结局。由于组织再生不足和高复发率,目前的临床治疗仍然有限。虽然基于水凝胶的治疗显示出前景,但其临床转化经常受到化学交联剂潜在细胞毒性和缺乏多方面生物诱导生态位的阻碍。在此,我们提出一种高度可转化的无细胞策略,利用由泊洛沙姆 407 (P407) 和天然透明质酸 (HA) 组成的物理交联、可注射热敏水凝胶来递送血小板衍生因子 (PDFs),以实现全面的子宫内膜修复。通过摒弃化学修饰,这种原始配方确保了优越的生物安全性、针对复杂子宫形态的原位快速凝胶化以及优化的缓释动力学。在大鼠 IUA 模型中,与未治疗的 IUA 动物相比,PDFs@Gel 治疗显著改善了子宫内膜形态,包括子宫内膜增厚和腺体数量增加,同时减少了纤维化。免疫荧光和西方印迹分析进一步显示,治疗后 CK18、Vimentin、VEGF-A 和 VEGF-R2 的表达增强,表明上皮和基质再生改善以及血管生成相关活性增强。同时,TGF-β 表达降低和 pSmad2/3 与 Smad2/3 比率的降低支持了对 TGF-β/Smad 介导的纤维化信号的抑制。生殖评估进一步显示,PDFs@Gel 给药后胚胎植入和活产结局得到改善。总之,这些发现表明 PDFs@Gel 代表了一种用于 IUA 子宫内膜修复和功能恢复的有前途的生物材料策略。

意义声明

所提出的水凝胶不仅作为药物载体或防粘连屏障,还充当一种多功能再生平台,将结构保护与血小板衍生再生信号的持续递送相结合。物理交联的透明质酸/泊洛沙姆 407 网络提供了一种简单且潜在可转化的设计,无需化学修饰或额外交联剂。通过同时解决纤维化、组织再生和生育力恢复,本研究展示了一种适用于宫腔应用的实用生物材料设计策略,并为需要同时具备防粘连和组织修复功能的再生疗法提供了转化平台。

引言

宫腔粘连 (IUA) 的特征是宫腔部分或完全闭塞,其源于子宫内膜基底层创伤及随后的纤维化 [1]。这种病理过程导致一系列不良生殖结局,包括月经异常(如月经稀少或闭经)、不孕和复发性流产 [2,3]。与刮宫、宫腔镜手术和产后子宫操作相关的机械损伤是 IUA 发展的主要原因 [1,3]。尽管经宫颈粘连切除 (TCRA) 被视为标准临床治疗 [4],但术后粘连复发和子宫内膜再生不足仍然是主要挑战,特别是在严重病例中 [1,5]。因此,临床迫切需要新的治疗策略,既能有效防止粘连再形成,又能同时促进功能性子宫内膜修复 [6,7]。
目前的术后管理主要依赖物理屏障材料,包括宫内节育器、球囊导管和基于透明质酸的防粘连产品。这些方法可以部分防止子宫壁直接接触;然而,它们通常对不规则子宫腔的适应性有限,受伤区域覆盖不全,与长期植入相关的不适,并且在某些情况下需要二次取出程序。可注射水凝胶已成为有前途的替代方案,因为它们可以顺应复杂解剖结构并在子宫腔内提供局部滞留 [[8], [9], [10]]。其中,泊洛沙姆 407 (P407) 是一种经 FDA 批准的热敏聚合物,表现出可逆的溶胶 - 凝胶转变行为和良好的可注射性 [11,12]。然而,单独的 P407 通常表现出有限的机械稳定性,并在生理条件下快速侵蚀 [11]。透明质酸 (HA) 是一种天然发生的糖胺聚糖,由于其生物相容性、黏膜黏附性以及改善结构稳定性和缓释性能的能力,被广泛用于生物材料。因此,结合 P407 和 HA 提供了一种实用策略,用于构建具有改善滞留和腔体适应性的可注射热敏水凝胶,适用于宫腔应用 [13]。
除物理分离外,恢复子宫内膜功能需要组织修复的主动生物学调节。血小板衍生产品,包括富血小板血浆 (PRP)、富血小板纤维蛋白 (PRF) 和血小板裂解物衍生物制剂,因提供广泛谱系的血管生成和再生因子而在子宫内膜再生领域引起了极大兴趣 [[14], [15], [16]]。最近的研究进一步将血小板衍生产品与生物材料支架相结合,以改善局部滞留和治疗效果。例如,定位激活的 PRP 负载水凝胶和结合 PRP 及干细胞的抗氧化水凝胶在实验性 IUA 模型中显示出有前景的再生效果 [[17], [18], [19]]。然而,活细胞或复杂激活系统的掺入可能会增加制造复杂性、监管负担和转化挑战。此外,实现受伤子宫表面的同时物理分离和生物活性因子的持续局部递送仍然是一个关键挑战。
由血小板裂解物 (PL) 制备的血小板衍生因子 (PDFs) 代表了一种无细胞生物活性蛋白储库,可以轻松纳入生物材料递送系统 [20,21]。与常规富血小板血浆制剂不同,PDFs 消除了完整血小板和细胞碎片,同时保留广泛谱系的再生介质。然而,PDFs 的直接给药可能导致快速扩散和子宫腔内有限的驻留时间,从而限制治疗效果 [22]。为解决这些局限性,我们通过将血小板衍生因子掺入物理混合的 P407/HA 基质中,开发了一种可注射无细胞热敏水凝胶 (PDFs@Gel)。给药后,该系统发生快速原位凝胶化,提供临时物理屏障保护,同时实现血小板衍生生物活性因子的持续局部释放。在本研究中,我们系统地表征了 PDFs@Gel 的物理化学性质、释放行为和生物相容性,并进一步评估了其在宫腔粘连大鼠模型中的疗效(方案 1)。本研究旨在建立一种双功能策略,将机械屏障保护与局部生物刺激相结合,用于子宫内膜修复和再生。

章节片段

PDFs 的制备与表征

PDFs 来自血小板裂解物 (PL),PL 在本研究中作为 PDFs 的来源。简要而言,血小板通过差速离心从抗凝全血中分离,并经三次冻融循环后超声处理以释放细胞内生物活性因子。离心和过滤 (0.22 μm) 后,收集所得的无细胞上清液作为 PL,其作为后续实验中 PDFs 的来源。为了评估

PDFs@Gel 的构建与表征

凝胶系统使用 P407 和 HA 作为基质构建 (图 1a) [13],P407 与 HA 的最佳比例通过中心复合响应面法和二次多项式回归模型确定。该凝胶在生理温度范围内表现出稳健的热敏特性 (图 S1a, b),其中相变温度随 P407 和 HA 浓度的增加而降低。虽然 P407 表现出浓度依赖性的相

结论

在本研究中,成功开发了一种负载血小板衍生因子的可注射热敏水凝胶 (PDFs@Gel) 用于 IUA 治疗。该水凝胶结合良好的可注射性、热响应凝胶化、腔体适应性和可生物降解性,实现子宫腔内局部滞留和生物活性因子的持续释放。在大鼠 IUA 模型中,PDFs@Gel 促进子宫内膜再生,增加腺体恢复,减少纤维化,改善

伦理声明

已获所有参与者或其合法代表的书面知情同意参与研究并发表文章。已尊重参与者的隐私权。
本研究包括器官或组织捐赠者。本研究包括人类生物材料,捐赠者或其亲属或合法代表已同意用于本研究及文章发表。本研究使用的样本并非来源于已执行的

伦理陈述

剩余血样和子宫内膜活检标本采集自生殖年龄 (20-35 岁) 且生殖功能正常的女性,于生殖医学中心。本研究经陆军军医大学第一附属医院伦理委员会批准 (批准号:(A)-KY2025087),并在样本采集前获得所有参与者的知情同意。
SD 大鼠购自北京维通利华实验动物技术有限公司。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

CRediT 作者贡献声明

金通:写作 - 审查与编辑,写作 - 初稿,可视化,验证,方法学,调查,形式分析,数据整理。田李行:写作 - 初稿,验证,监督,软件,资源,数据整理。邵文涛:数据整理。龙媛媛:数据整理。李军霞:资源。刘景霞:监督,方法学,资金获取,概念化。周星:监督,方法学。徐翔:可视化,监督,资源,
金通 | 田李行 | 邵文涛 | 龙媛媛 | 李军霞 | 刘景霞 | 周星 | 徐翔
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