水凝膠“智能”縫合線不僅能縫合傷口還能感知炎癥并輸送治療藥物

2/2水凝膠“智能”縫合線，不僅能縫合傷口，還能感知炎癥并輸送治療藥物

2023-05-2408:56不僅能縫合傷口，還能感知炎癥并輸送治療藥物！

傷口閉合是防止異物進(jìn)入和支持傷口愈合的關(guān)鍵。由于機(jī)械損傷或炎癥導(dǎo)致的傷口閉合失敗可導(dǎo)致組織有效附著失敗，并表現(xiàn)為延遲愈合甚至死亡（這取決于傷口的部位）。因此，一個(gè)能夠識(shí)別炎癥以及提供治療方法的平臺(tái)，包括化學(xué)、生物和細(xì)胞療法，可以改變我們有效感知潛在失敗的能力，并最大限度地提高治療效果。

基于此，麻省理工學(xué)院的GiovanniTraverso教授團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種去細(xì)胞化的腸組織（De-gut）縫合線的發(fā)展，該縫合線能夠感知炎癥并提供廣泛的治療方法，包括小分子，單克隆抗體和基于細(xì)胞的治療方法。作者在嚙齒動(dòng)物和豬身上展示了其機(jī)械和生物功能，并期望它可以改變我們對(duì)傷口和患者的護(hù)理方式。該工作以“Amultifunctionaldecellularizedgutsutureplatform”為題發(fā)表在Matter，并被Nature亮點(diǎn)報(bào)道。

為了制造組織來(lái)源的縫合纖維，作者首先使用洗滌劑溶液將組織去細(xì)胞化，產(chǎn)生白色去細(xì)胞化基質(zhì)（圖1A）。然后縱向打開(kāi)去細(xì)胞化組織，切成幾條預(yù)先確定寬度的長(zhǎng)組織鏈。隨后通過(guò)扭轉(zhuǎn)和組織鏈脫水制備纖維形式的縫合線（圖1A-C）。為了測(cè)試去細(xì)胞化組織縫合線的縫合能力，作者將一根手術(shù)針附著在纖維末端，縫合在切開(kāi)的腸組織上，制備的縫合線能夠?qū)崿F(xiàn)良好的貼合，防止內(nèi)部?jī)?nèi)容物泄漏。與市售的組織源羊腸縫合纖維（16.6G2.4N）相比，作者制備的縫合線具有強(qiáng)大的抗拉強(qiáng)度（圖1D），因此進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是去細(xì)胞化腸組織（De-gut）支架。通過(guò)利用去細(xì)胞化基質(zhì)制造縫線，基于保存原生組織中的ECM成分，可能增強(qiáng)縫線的組織再生能力。通過(guò)小鼠皮下植入縫合線，初步評(píng)價(jià)其體內(nèi)相容性和組織反應(yīng)。對(duì)取出的纖維與鄰近組織進(jìn)行組織學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，植入3天、1個(gè)月后，植入的組織纖維沒(méi)有明顯的炎癥和異物反應(yīng)，這表明植入的縫合纖維周圍幾乎沒(méi)有纖維化組織的形成和免疫細(xì)胞的聚集。這些數(shù)據(jù)證明了低免疫模量的De-gut縫合線的體外和體內(nèi)相容性（圖1G）。圖1去細(xì)胞化基質(zhì)縫合纖維的制備與表征

為了支持基于De-gut縫合線的治療平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，作者在De-gut縫合線的表面進(jìn)一步設(shè)計(jì)了一層薄薄的水凝膠層。這些帶有水凝膠涂層的增強(qiáng)型HyDe-gut縫合線可以支持治療和診斷成分的藥物的輸送，以幫助最大限度地提高傷口護(hù)理和監(jiān)測(cè)的能力（圖2A）。顯微鏡圖像顯示，De-gut縫合線表面成功地修飾了一層薄而均勻的水凝膠層。添加水凝膠層可使HyDe-gut縫線的最終直徑增加20-25mm。為了評(píng)估改性水凝膠層在De-gut表面的粘附力，在兩個(gè)腸道組織基質(zhì)之間形成水凝膠層后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室剪切測(cè)試。經(jīng)水凝膠改性后的最大粘接強(qiáng)度為~55kPa，脫水后黏附力顯著提高至~370kPa（圖2D）。然而，基于最終產(chǎn)品中水凝膠層穩(wěn)定而緊密的組織粘附，甚至以水合形式存在，在縫合過(guò)程中，水凝膠層沒(méi)有從De-gut縫合線上脫離(圖2E)。重要的是，盡管De-gut縫合線表面覆蓋了一層薄薄的水凝膠層，但通過(guò)培養(yǎng)巨噬細(xì)胞分泌TNF-a來(lái)評(píng)估，De-gut縫合線的免疫原性在De-gut縫合線孵育組之間是相似的(圖2F)。這種水凝膠涂層可以攜帶各種組分，比如藥物、傳感器甚至治療細(xì)胞，還可以增加強(qiáng)度。當(dāng)用于縫合大鼠傷口時(shí)，水凝膠涂層縫合線在四周后比未涂層縫合線牢固得多。圖2水凝膠修飾脫腸縫合線表面作為多功能治療平臺(tái)

作者在水凝膠中加入了可以感知炎癥的微米大小的顆粒：當(dāng)炎癥酶存在時(shí)，這些顆粒會(huì)降解并釋放出一種可以在尿液中檢測(cè)到的染料。作者還在水凝膠中嵌入了攜帶藥物和細(xì)胞的微粒。作者說(shuō)，這些配方可以讓智能縫合線提供化學(xué)和細(xì)胞治療。

【小結(jié)】

作者提出了一種由去細(xì)胞化基質(zhì)和水凝膠組成的多功能生物相容性縫合治療平臺(tái)。De-gut纖維作為核心縫合材料，以最小的組織反應(yīng)增強(qiáng)組織再生，水凝膠層為將各種功能集成到縫合平臺(tái)提供了空間。隨著納米和微加工技術(shù)的最新進(jìn)展，其他生物功能形式也可以很容易地在HyDe-gut