武汉大学陈云教授课题组在水敏感可恢复材料用于机体软组织修复领域取得新进展

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在临床上，软组织缺损导致的凹陷畸形会影响到患者的容貌甚至活动功能，进而影响其心理健康和生活质量。因此，临床上软组织缺损(包括皮肤和脂肪组织等)的修复和外科软组织重构已成为整形外的重要问题之一。依据A. Limaye编著的行业报告，2019年全球市场软组织修复的需求预计将达到147亿美元。缺损所致的凹陷畸形需要采用组织或生物材料进行填充和修复，其中利用生物材料填充能够克服组织供体有限、避免组织移植带来的免疫排斥和感染等问题。生物材料需要通过手术切口才能植入体内，大面积的缺损需要较大体积的材料，如果材料不是可注射凝胶或粉体材料(有时它们的力学强度不够)，那么通常情况下也就需要较大的手术切口。因而，在构建具有适合的力学性能、生物相容性、体内降解性和可满足大面积软组织缺损的填充与修复的新型生物材料的同时，如何尽量减小切口甚至达到“微创”效果，也具有重要和实际的临床意义。

为解决上述问题，武汉大学教授陈云课题组利用来源广泛的天然高分子及其衍生物，构造了具有良好组织相容性、体内降解性的新型羟乙基纤维素/大豆蛋白质复合膜（ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 2781−2795）(图1)和具有均一大孔结构、良好血液相容性的复合海绵（Chemical Engineering Journal 2018, 341, 402–413）(图2)。在此基础上，进一步发现由环氧氯丙烷交联、经冷冻干燥工艺获得的羟乙基纤维素/大豆蛋白质复合海绵具有良好的形状记忆和水敏感可恢复性能(图3)，在一定压力和温度条件下，可压缩为体积大大减少、且可卷曲和折叠的薄片，如果用于软组织缺损填充和修复，有望大大减少所需的手术切口。

图1 具有良好生物相容性和体内降解性的羟乙基纤维素/大豆蛋白质复合膜

图2 具有均匀多孔结构的羟乙基纤维素/大豆蛋白质复合海绵

该工作(Shape memory histocompatible and biodegradable sponges for subcutaneous defect filling and repair: greatly reducing surgical incision)在线发表于Journal of Materials Chemistry B。其结果表明，复合海绵可由直径为10 mm、高度为3.4 mm的圆柱体在温度130 ℃、压力30 MPa的条件下被热压成厚度为0.34 mm、可卷曲和折叠的致密薄圆盘(EHSS-PT-130)，并能通过浸泡在亲水性液体中迅速恢复到原来的状态。热压过程不仅可大大减少材料体积，而且同时具有灭菌作用，所获得的EHSS-PT-130仍有良好的细胞相容性、组织相容性和体内生物降解性。对于同样尺寸的软组织缺损，与未经热压处理的原始复合海绵相比，EHSS-PT-130所需手术切口由原来的13 mm大大减小至4 mm，而植入后的薄片可利用水敏感特性、吸收组织内体液后恢复其原有形状，并对组织缺损达到未经热压的海绵材料同样的填充和修复效果。由此，本工作为修复软组织损伤或缺损并同时减少手术切口提供了一种有效的材料和方法。

图3 羟乙基纤维素/大豆蛋白质水敏感可恢复性形状记忆海绵

以上相关成果分别发表在ACS applied materlals and interfaces (2016, 8, 2781−2795)、Chemical Engineering Journal (2018, 341, 402–413)、Journal of Materials Chemistry B (2019, DOI: 10.1039/c9tb00902g)。该论文的第一作者为武汉大学博士生赵言腾，目前在郑州大学第一附属医院工作；通讯作者为武汉大学基础医学院陈云教授和盐城工学院材料科学与工程学院贺盟副教授。

相关论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/results?searchtext=Yanteng%20Zhao

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5b11152

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894718302419

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