修复心脏甚至子宫，水凝胶成为医学修复材料中最具潜力者 -山东化工网

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修复心脏甚至子宫，水凝胶成为医学修复材料中最具潜力者

文章来源：贤集网更新时间：2022-02-18 14:58:00

因子宫内膜损伤导致的不孕不育有望迎来新的治疗手段。南方医科大学珠江医院近日发布消息称，该院团队提出一种可重构子宫衍生材料(RUMs)，可应对子宫修复难题。在动物实验中，小鼠严重受损子宫几乎完全修复，小鼠实现正常妊娠、胎儿发育和活产。该项技术预计4年内可以应用于临床。

上述研究发表在再生材料学领域杂志《Advanced Materials》上，文章第一作者为南方医科大学珠江医院妇产医学中心博士研究生易笑，通讯作者为珠江医院转化医学中心干细胞与再生医学研究所所长高毅。

三孩政策开放后，“想生但是生不出”是不少家庭正在遭遇的生育困境。中国工程院院士、知名生殖医学专家乔杰，2021年在《柳叶刀》在线发表的一则报告中提到，我国的不孕率从2007年的12%上升至2010年的15%，2020年又上升到18%左右。

“‘不孕不育’是他们的隐痛。”珠江医院妇产医学中心主任王沂峰说，其中，由子宫内膜损伤引起的子宫性不孕越来越常见。

子宫内膜是一种高度再生的组织，在女性的生育阶段要经历多达约400个生长、脱落周期。而人工流产、刮宫、宫腔手术、感染等各种原因造成的子宫内膜损伤都可能引起内膜再生障碍，导致月经减少、闭经、反复流产及不孕。据报道，在不孕症患者中，内膜损伤的发生率约为2%至22%。

据介绍，为了实现功能再生，修复子宫的过程中人们常常需要将细胞外基质(ECM)支架材料植入损伤的子宫壁，但由于重构性能差，这些材料无法深入达到子宫内膜实现完全修复作用，因此也无法有效阻止宫腔粘连，从而削弱了子宫修复能力，最终影响受孕率和婴儿的安全出生。

鉴于此，王沂峰与易笑，联合高毅、中国科学院理化技术研究所王树涛、南方医科大学基础医学院樊俊兵教授等开展了为期4年的合作研究，提出了一种可重构子宫衍生材料(RUMs)，其具有可调的状态和形貌，可高效应对子宫修复难题。据介绍，该材料为人源胎盘干细胞和水凝胶支架的复合体。

“基于子宫的结构特点，该项研究制备了可注射RUMs凝胶和RUMs补片，其中RUMs凝胶可深入到达子宫内膜腔以有效阻止宫腔粘连并提高血管生成、内膜再生以及肌肉胶原重建能力。与此同时，RUMs补片则粘附在子宫壁上加速伤口愈合和阻止伤口与腹部组织的粘连。”易笑称，不仅如此，RUMs还可以分泌一系列细胞因子来调节子宫微环境，从而促使伤口愈合和子宫修复。

据了解，为了研究RUM凝胶和补片协同修复子宫损伤的能力，研究团队构建了具有严重子宫损伤的大鼠模型。通过RUMs凝胶和补片的治疗，大鼠的子宫结构在第15天几乎得到了再生，有效帮助小鼠受孕和婴儿出生恢复正常。

高毅表示，该课题以珠江医院转化医学研究中心再生医学研究所为依托，未来研究团队将继续探索再生材料在肝脏等领域的应用。

腹壁组织修复材料

目前全球范围内，每年因内部软组织缺陷开展的重建手术大于40万例，花费100亿美元以上的医疗费用。基于补片的无张力修补术是临床推荐的主要治疗方法。然而传统的合成补片不能同时具备抗变形、抗粘连和促愈合的特性，容易导致不良的手术结果。近期，我国科学家研发出一种新型腹壁组织修复材料，兼具抗变形、抗粘连和促愈合的特性。研究成果发表在《Advanced Materials》期刊，标题为“Peritoneum-inspired Janus Porous Hydrogel with Anti-deformation, Anti-adhesion and Pro-healing Characteristics for Abdominal Wall Defect Treatment”

研究人员受到腹膜不对称结构的启发，通过自上而下溶剂交换-冻干-再水化联合策略，开发了一种具有生物相容性的新型“两面神（Janus）”多孔聚乙烯醇水凝胶(JPVA水凝胶)，实现了内部软组织缺损的高效修复。JPVA水凝胶具有非对称多孔结构，解决了防粘连与促愈合这对材料需求完全相反的难题：底部致密、多孔、光滑，能最大限度减少成纤维细胞的粘附，不引发任何内脏粘附；顶面疏松、多孔、粗糙，可显著提高成纤维细胞粘附和组织生长，对腹壁缺损的治疗优于市售补片。同时，JPVA水凝胶具有独特的抗膨胀性能(膨胀比为6.4%)，以及持久的抗变形性能，能够在体内潮湿环境下长期耐受腹压动态变化，实现有效修复。

这项研究表明，在表面多孔结构调控上设计具有独特双面异性结构的水凝胶材料，是发展集多种功能需求于一身的先进补片的有效研究思路，JPVA水凝胶有望成为临床无张力软组织修复的一种理想材料。

肌肉修复材料

结合化学、物理学、生物学和工程学的知识，麦吉尔大学的科学家们开发了一种足以修复心脏、肌肉和声带的生物材料，代表了再生医学的一个重大进步。

“心脏损伤的人往往面临一个漫长而棘手的恢复过程，愈合是具有挑战性的，因为在心脏跳动时，组织必须承受持续的运动。声带的情况也是如此。”麦吉尔大学机械工程系的博士生 Guangyu Bao 说，“到目前为止，还没有足够强的注射材料来完成这项工作。”

由 Luc Mongeau 教授和 Jianyu Li 助理教授领导的团队开发了一种用于伤口修复的新型可注射水凝胶。这种水凝胶是一种生物材料，为细胞提供生存和生长的空间。一旦注入人体，该生物材料形成一个稳定的多孔结构，允许活细胞生长或通过，以修复受伤的器官。

Guangyu Bao 说：“结果是有希望的，我们希望有一天这种新的水凝胶将被用作植入物，以恢复声带受损者的声音，例如喉癌幸存者。”

IT之家了解到，科学家们在他们开发的一台模拟人类声带极端生物力学的机器中测试了水凝胶的耐久性。以每秒 120 次的速度振动超过 600 万次，新的生物材料保持完好无损，而其他标准的水凝胶则断裂成碎片，无法处理负载的压力。

“看到它在我们的测试中完美地工作，我们感到难以置信地兴奋。在此之前，没有可注射的水凝胶同时拥有高孔隙率和韧性。为了解决这个问题，我们在配方中引入了一种孔隙形成的聚合物，”Guangyu Bao 说。

科学家们说，这项创新还为其他应用开辟了新的途径，如药物输送、组织工程和创建药物筛选的模型组织。该团队甚至希望使用水凝胶技术来创建肺部，以测试新冠病毒药物。

“我们的工作突出了材料科学、机械工程和生物工程在创造具有前所未有的性能的新型生物材料方面的协同作用。我们期待着将它们转化为临床应用”，担任加拿大生物材料和肌肉骨骼健康研究主席的 Jianyu Li 教授说。

文章来源：中国新闻网，IT之家，九派观天下

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