伤口愈合过程包括止血凝血、炎症反应、细胞增殖和组织重塑四个阶段,这四个阶段都与细胞反应以及分子相互作用有关。组织植入物被广泛应用于组织修复领域。植入物对伤口修复的实质性影响是不可避免的且具有复杂却协调相互作用。静电纺丝纤维膜因其高比表面积和可控孔隙率而广泛应用于组织工程。研究人员探索了各类方法,如表面改性和载药,以增强组织支架的有效性和安全性。电纺纤维非常合适在尺度和形态方面模拟组织的细胞外基质(ECM),可以通过优化植入纤维膜的形态(排列或非织造)、化学性质和表面生物活性,使得细胞增殖、蛋白质吸收和炎症反应得到很好的控制。但是结构尺度对组织修复的影响鲜有研究,需要进一步拓展探索。
2021年8月,深圳大学高等研究院许杉杉研究员团队在国际材料科学领域权威期刊 《Materials & Design》 (IF: 7.991, Q1)上发表论文“Three dimensional fibrous scaffolds as tissue repairing templates during post-operative healing”,该研究中,使用静电纺丝技术制备了 PLGA/PLA-b-PEG纤维支架,调整控制不同厚度、相同化学成分、相同纤维结构、相同使用方法的支架,利用术后粘连模型来评估纤维膜的组织修复有效性。同时在体内外进行了多项细胞和动物实验以研究粘连预防效果、功效、炎症反应和生物安全性。深圳大学高等研究院许杉杉研究员和国家纳米科学中心教授刘颖为论文共同通讯作者,深圳大学高等研究院的王趁红,刘子凡,张诺滋为论文共同第一作者,深圳大学为论文第一发表单位。
在研究中,使用简单的术后粘连模型评估了三种不同厚度的纤维支架(50 μm、120 μm 和 200 μm)作为抗粘连屏障的效果。虽然具有相同的成分、表面孔隙率和降解率,具有较小平均孔径的 120 μm 和 200 μm 厚的支架可以有效防止粘附,而 50 μm 厚的支架反之。厚度不足(50μm)的纤维支架为细胞增殖提供了更好的平台,导致其在所有手术组中的达到最大粘附发生率,甚至高于没有任何抗粘附膜的阴性组。同时,结合分析植入量、膜的柔韧性和细胞毒性后,重点讨论了术后肠梗阻和炎症。这项对术后愈合过程中 3D 纤维支架的研究,可以为理解组织再生和器官改造以及设计多层分层结构作为植入模板引入新的思路。
项目资助:广东省重点片区研究发展计划(2020B0101020001),国家自然科学基金(32071332,31971318),深圳市科技创新项目(JCYJ20170818101220860),中国科学院(XDB36000000),深圳市高端人才项目(KQRC2017-000244),TransEasy医疗技术有限公司(HX201910082,2020025),宁波光远致信生物科技有限公司(2020259)、深圳市光远生物材料有限公司(2019110)
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110019