針對這一問題,北京航空航天大學常凌乾聯(lián)合團隊設計了一種完全可降解的植入式生物電子網(wǎng)片,稱為陰道植入式電刺激干細胞網(wǎng)片(VECM)。可加速受損盆腔組織的修復,且功能完成后,VECM 完全降解,防止植入部位的異物反應,減少盆腔炎癥。相關成果以“Galvanic cell-stimulated mesenchymal stem cell mesh for enhanced pelvic organ prolapse treatment”為題,發(fā)表在《Advanced Healthcare Materials》上。
論文共同通訊作者包括甘肅省婦幼保健院劉青教授、甘肅省腫瘤醫(yī)院蘇海翔院長。論文第一作者包括北航博士生肖傲、甘肅省婦幼保健院王劍博士、首都醫(yī)科大學附屬友誼醫(yī)院眼科陳曦博士、北航博士生吳晗、蔣欣然。
VECM由頂層的原電池膜和底層的干細胞負載水凝膠組成(圖 1a)。原電池膜由旋涂的聚(L-乳酸)-聚(三亞甲基碳酸酯)(PLLA-PTMC)基板和濺射沉積鋅 (Zn) 和鉬 (Mo) 薄膜電極組成。底部水凝膠是生物相容性甲基丙烯酸化明膠 (GelMA) 和甲基丙烯酸透明質(zhì)酸 (HAMA) 的混合物,負載人臍帶間充質(zhì)干細胞 (MSC)。原電池膜在使用前立即粘附在水凝膠上以形成 VECM(圖 1b(i))。液體水凝膠在固定模具中用紫外線固化,將水凝膠鏈互連(圖 1b(ii)),形成用于活細胞的支撐水凝膠。VECM 在卵巢切除術后植入患有 POP 的雌性大鼠的陰道中(圖 1c),它的作用是修復虛弱的盆底肌肉并增強大鼠陰道的子宮收縮(圖 1d)。最終,它最大限度地提高了盆底肌肉細胞的承載能力,減少了陰道炎癥,降低了感染的風險(圖 1e)。
圖1.VECM器件治療POP:a)VECM 裝置的組成由原電池膜和載有 MSC 的復合水凝膠組成。b)(i)VECM 的結(jié)構(gòu)和排列。(ii)復合水凝膠的化學結(jié)構(gòu),在紫外線照射下形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。c)雌性大鼠在卵巢切除術后出現(xiàn) POP,伴有子宮脫垂和盆底肌肉松弛。d)將 VECM 植入陰道并縫合。e)用 VECM 治療后子宮和盆底肌肉狀態(tài)的恢復。
為了評估 VECM 在體內(nèi)治療 POP 的性能,我們建立了卵巢切除術的大鼠模型并將 VECM 植入大鼠陰道。在第 4 周 (4 W) 和長期 (12 W) 評估治療結(jié)果和任何潛在的副作用。這些結(jié)果表明,VECM 具有快速保護作用,增強盆底肌肉的力量和彈性,比傳統(tǒng)的 MSC 注射方法提供更好的結(jié)果。(圖2)。
圖2. 植入大鼠陰道用于治療 POP 的 VECM 裝置。a)動物實驗程序示意圖。b)各組之間的極限載荷比較。c)各組間最大伸長率的比較。d-h)4 W 和 12 W 時每組彈性蛋白、FBLN5、波形蛋白、β-FGF 和 VEGF-A 的基因表達水平。i)對照組、MSCs 組和 VECM 組在0、4和12 W. j-n)i中每種蛋白質(zhì)的 WB 條帶的定量。
最后,為了確認 VECM 在體內(nèi)的生物安全性,研究團隊研究了其代謝副產(chǎn)物對血液和其他器官的影響。降解產(chǎn)物在 VECM 處理的大鼠中未引起顯著的全身異常和炎癥。結(jié)果表明 VECM 在體內(nèi)應用中具有良好的生物相容性。(圖3)。
圖3. VECM器件降解后的在體安全性。a) VECM 組與健康大鼠治療后內(nèi)臟 HE 炎癥的比較。b-c) 健康組和 VECM 組血液生化指標 ALT 和 AST 表達的比較。d-g) 健康組和 VECM 組血常規(guī)指標表達的比較。
總結(jié)
該植入式、可降解的生物電子網(wǎng)片在促進細胞增殖和遷移方面表現(xiàn)出高效性。在 POP 療法的場景中,VECM 表現(xiàn)出良好的安全性和可降解性,同時顯示出有效的盆底肌肉恢復和顯著增加的肌肉負荷能力,這為組織再生開辟了一條新的道路。
聲明:化學加刊發(fā)或者轉(zhuǎn)載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認同其觀點或證實其描述。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權(quán)益,請作者持權(quán)屬證明與本網(wǎng)聯(lián)系,我們將及時更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn