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    上交大瑞金崔文國教授團隊《AFM》:熱收縮靜電紡纖維膜膠帶促進松弛軟組織修復
    2020-10-27  來源:高分子科技

      軟組織受到外部創傷或內部病理性擴張,牽拉和壓迫的誘因下發生不同程度的撕拉,下垂甚至斷裂,或由于積累性損傷所導致其形態和力學特性被破壞,軟組織變得松弛從而失去支撐作用。傳統的手術療法是有創的,因機械的牽拉固定,不但并發癥多而且容易復發,因而已被淘汰;取而代之的自體或異體組織移植,因簡單的填滿缺損的軟組織,但是仍無法解決松弛的組織回縮,從而實現功能恢復的問題。因此,微創的實現松弛軟組織的再生,緩慢恢復其結構完整和功能重建是醫療界一直存在的挑戰。


      基于此,上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院/上海市傷骨科研究所崔文國教授團隊和上海交通大學附屬國際和平婦幼保健院陳信良教授團隊通過靜電紡絲制備的熱收縮的PLGA靜電紡纖維膜膠帶,粘附于松弛的軟組織筋膜上,在體溫下PLGA納米纖維膜收縮引起松弛筋膜牽拉回縮,與此同時,回縮的機械刺激轉化成調控成纖維細胞行為的外部信號,從而無創的促進松弛筋膜組織結構和功能的恢復。該研究以題為“Heat-Shrinkable Electrospun Fibrous Tape for Restoring Structure and Function of Loose Soft Tissue”的論文發表在國際權威期刊Advanced Functional Materials(2020,2007440.)


    圖1:熱收縮電紡纖維膠帶收縮行為及其修復松弛的軟組織修復


      靜電紡絲是高分子聚合物在靜電場下快速定型,形成高度無規則高分子鏈網絡結構,并實現電場能量的存儲。非結晶型聚合物在溫度升高的時候,儲存的內部電場能逐漸釋放,分子鏈內部重新排布,并趨于整體纖維膜收縮。此外,再生醫學越來越關注外部物理刺激對調控細胞行為及組織再生的影響,盡可能通過材料本身特性來達到組織修復的目的。本研究,非結晶型聚合物PLGA用來構建熱收縮納米纖維膜膠帶。PLGA在37°C環境下四天內收縮了40%,收縮前后纖維絲相互聚攏。此外,PLGA納米纖維膜在收縮的同時,外部收縮力轉化成調控成纖維細胞的機械刺激,從而促進機械刺激敏感的共轉錄因子YAP轉移到細胞核,進而促進成纖維細胞分泌膠原蛋白和組織修復,最終實現軟組織結構和功能上的重建。


    圖2. 體外生物學評價及相關因子的表達


      通過構建家兔腹部筋膜缺損模型,將熱收縮納米纖維膜用生物膠水粘貼到缺損筋膜組織表面,分別在1W、4W觀察組織修復進展。研究結果顯示,與其他實驗組相比,PLGA組筋膜組織修復較為完整,組織界限清晰,且再生組織中膠原含量和新生血管明顯較多。說明熱收縮納米纖維膜膠帶能夠顯著改善筋膜軟組織再生,從而實現組織結構和功能恢復。


    圖3.體內兔腹部筋膜重建評價


      結論:在本研究中,通過靜電紡絲成功構建了一種簡單的熱收縮微納米纖維膜膠帶用于修復松弛的軟組織,通過纖維膜的自發收縮,不僅在宏觀上拉攏松弛的軟組織達到結構修復,巧妙地將收縮力轉換成調控細胞行為的外部刺激,通過機械刺激敏感的共轉錄因子促進組織修復相關基因的上調,實現軟組織功能上的重建。這些發現突出了對新的再生醫學材料的需求,這些材料可以從宏觀和微觀兩個角度更準確地捕捉天然組織的機械特征達到組織再生的目的。綜上所述,該團隊構建的熱收縮的靜電紡纖維膠帶作為結構和功能恢復的具有很強的實用性。


      論文第一作者為齊曼古麗·賽丁金晶,論文通訊作者為陳信良教授崔文國教授。該研究得到了國家自然科學基金委和國家重點研發計劃等項目支持。


      論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202007440

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