全新材料 有望破解术后粘连难题

　　河北大学附属医院、河北大学临床医学院院长（博士生导师）程树杰教授课题组及合作团队开发了一种可控、简便且通用的策略，从而实现在单根电纺纳米纤维上原位生长超润滑纳米皮肤（SLNS）。相关论文近日在《自然·通讯》杂志上发表。论文第一作者为清华大学王毅博士，通讯作者为河北大学附属医院程树杰教授及清华大学机械系张洪玉副教授。

　　由于高度可控的结构和性能，静电纺丝生产的纳米纤维已被广泛应用于能源、环境和生物医学工程等领域。其中，在生物医学应用的大多数场景中，静电纺丝纳米纤维膜被植入患者体内用于治疗，与人体组织直接接触。因此，静电纺丝纳米纤维的表面性能对其应用至关重要，如何在静电纺丝纳米纤维的表面实现牢固粘合、全覆盖、纳米化的涂层，仍然是该领域面临的一个很大挑战。在这项研究中，研究者开发的超润滑纳米皮肤可以让纳米纤维具有更好的性能，更适合临床应用。

特性一  坚固且耐摩擦

　　在这项研究中，科研团队开发了一种可控、简便且通用的策略，可在每根电纺纳米纤维上实现超润滑纳米“皮肤”的原位生长。两性离子聚合物链以由内而外的方式从纳米纤维的亚表面生成，从而形成与纳米纤维基质聚合物链互穿的坚固网络。含有SLNS的超润滑纳米纤维的摩擦系数（COF）低于0.025，仅为原始纳米纤维的1/16左右。在12000次摩擦测试循环后，时间-COF图非常稳定，没有观察到磨损。

　　在实际临床应用中，通常需要将抗粘连膜与组织缝合，因此需要前者有较好的机械性能。研究者对新材料进行了拉伸试验，从应力-应变曲线可以看出，SLNM的最大抗拉强度约为4兆帕。研究者还在体外和体内评估了材料的生物相容性，发现SLNM与其他材料相比具有更好的生物安全性。

特性二  可防术后粘连

　　与两种临床常用的产品相比，本研究开发的具有超润滑纳米皮肤的SLNM具有显著的抗粘连性能，为设计和开发针对临床手术后防粘连的超润滑生物材料提供了重要的研究线索。

　　大鼠腹壁粘连实验中，粘连评分分析表明，建立模型7天时，盲肠与部分降解的SLNM完全分离，SLNM组90%以上的样本为零分。14天时，SLNM组所有样本均获得零分，并在膜降解过程中保持盲肠与腹壁之间的完全抗粘连性能。综合两种动物模型的实验结果，可以得出结论，超润滑电纺纳米纤维膜具有出色的防止术后组织粘连的性能。

　　一般认为，组织粘连的形成主要涉及间质纤维化和炎症激活。在纤维化过程中，成纤维细胞与材料表面的粘附是关键因素。纤连蛋白（FN）含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）肽序列，通常分布在细胞膜上，整合素是FN的受体。在成纤维细胞-材料相互作用开始时，由于两性离子磷酸胆碱基团周围形成了坚韧的水合层，FN很难粘附到SLNM表面，这会对接近的分子产生水合排斥作用。因此，成纤维细胞中FN和SLNM表面的整合素不能结合，纽蛋白的表达水平急剧下降到几乎为零，从而具有防止成纤维细胞粘附的优良特性。另一方面，炎症因子TNF-α对于触发一系列可介导组织粘附发展的连续免疫反应也很重要。同样，覆盖SLNM的坚韧水化层可以完全抑制炎症细胞在表面的粘附，相应地TNF-α的表达水平大大降低，没有观察到炎症。因此，超润滑电纺纳米纤维膜植入组织后，几乎没有发生粘连和炎症，表明其在预防术后组织粘连方面具有巨大潜能。

　　总之，在电纺纳米纤维膜上制备超润滑纳米皮肤的独特技术将为超润滑生物材料的设计和开发开辟全新视角，为防止术后粘连提供更多帮助。

文：健康报特约记者 李健 肖建军 通讯员 史建红 许士娟

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