中大新聞網訊（通訊員簡文楊、戴希安）中山大學附屬第六醫院結直腸肛門外科王輝主任醫師團隊聯合中山大學化學學院吳丁財教授團隊，受腹膜不對稱結構的啟發，成功開發了一類新型腹壁組織修復材料——“雙面神”多孔水凝膠，成功整合抗變形、防粘連和促愈合的特性，有望成為臨床無張力軟組織修復的一種理想材料。相關成果于近日發表在國際頂刊 Advanced Materials雜志（影響因子 30.849），中山大學附屬第六醫院梁偉文博士和中山大學化學學院何汶懿博士為論文共同第一作者，黃榕康主治醫師、鄭冰娜副研究員、王輝主任醫師和吳丁財教授為共同通訊作者。
腹部缺損無張力修補，補片是關鍵！
據介紹，腹壁疝、腹壁腫瘤、腹壁創傷、腹壁感染、乳房重建等因素都可能導致腹壁缺損，在臨床上，其發病率不斷上升，世界范圍內每年至少開展 40 萬例重建手術，至少花費100億美元以上的醫療費用。基于補片的無張力修補術是臨床推薦的主要治療方法。
一般而言，以聚丙烯、聚酯等聚合物為基材的傳統補片具有力學強度高、抗變形等優點，被廣泛應用于臨床。然而，這些補片在植入體內后容易引起明顯的組織粘連和嚴重異物反應，導致不良的傷口愈合。
還有另外一款經典的PCO補片則是通過在傳統補片表面復合膠原蛋白防粘連涂層，能有效改善組織粘連。但是，這類防粘連涂層在體內會發生明顯溶脹，引起補片形變，且局部明顯的異物反應問題仍未解決，不利于軟組織缺損的修復，手術并發癥發生率高。
王輝表示，“理想的補片需要集成抗變形、防粘連和促愈合等特性。”然而，防粘連表面通常是抗組織粘附的，而促愈合表面則要求促進組織粘附。顯然，這兩種需求是完全對立的，長期以來被認為無法在單一補片上同時實現。目前的制備方法通常會使用有毒化學品或者復雜的工藝，而且制備的水凝膠補片常常在體內會發生高度溶脹和變形。這已經日益成為無張力補片領域遲遲無法取得突破的關鍵所在。
腹膜不對稱結構帶來的啟示
團隊成員梁偉文博士和黃榕康博士介紹到，他們受腹膜不對稱結構的啟發，通過自上而下溶劑交換-凍干-再水化聯合策略，成功設計并制備了具有“兩面神（Janus）”多孔結構的生物友好PVA水凝膠（JPVA）。
據介紹，該設計巧妙地利用非對稱多孔結構同步解決了防粘連與促愈合這對材料需求完全相反的難題。論文中介紹到，在大鼠腹壁缺損修復模型中，致密的多孔光滑的底面最大限度地減少了成纖維細胞的粘附，不會引發任何內臟粘附（腹腔粘連評分為0分，明顯優于臨床使用的防粘連補片材料）；與此同時，類似于細胞外基質的多孔粗糙的疏松面可以顯著改善成纖維細胞的粘附和組織生長，對腹壁缺損的治療優于市售補片。另一方面，由于其獨特的抗溶脹性能（溶脹率<6 .4%），他們所研發的堅韌jpva水凝膠在體內濕性環境下，也顯示出持久的抗變形特性，能很好地抵抗體內腹壓的動態變化，實現有效修復。
王輝和吳丁財指出，在表面多孔結構調控上設計具有獨特雙面異性結構的水凝膠材料，是發展集多種功能需求于一身的先進補片的有效研究思路，可大幅度提升軟組織缺損的修補性能。換言之，JPVA水凝膠貼片在有效修復內部軟組織缺損方面顯示出廣闊的前景。
圖1. （a）傳統 PP 補片、（b）經典 PCO 補片和（c）超結構多孔水凝膠JPVA的結構及其腹壁缺損修復性能示意圖。
（a）常規PP補片具有優良的抗變形性能，但通常會導致嚴重的內臟粘連和不良的缺損愈合；
（b）經典 PCO 補片可以防止內臟粘連，但會出現變形和不良的缺損愈合；
（c）JPVA水凝膠可通過自上而下溶劑交換、凍干和再水化聯合策略制備。由于其雙面神不對稱多孔結構和高氫鍵交聯密度， JPVA 水凝膠同時具有抗形變、防粘連和促愈合的腹膜缺損修復性能。
圖2. 超結構多孔水凝膠JPVA的力學性能和抗溶脹性能。（a-c）縫合了超結構多孔水凝膠JPVA的豬肉照片，可以適應各種不同角度的“造型”，證明水凝膠的高柔性。
圖3. 超結構多孔水凝膠JPVA防止內臟粘連形成的效果圖。
大鼠腹膜缺損修復模型中，不同處理方法（PP 網片、PCO 網片、RJPVA 水凝膠和 JPVA 水凝膠）在術后14天的內臟粘連情況，我們可以看到，PP補片觸發內臟粘連形成嚴重，臨床粘連評分可達9.8分；經典的抗粘連商用補片臨床粘連評分為0.8；而JPVA水凝膠沒有引起任何內臟粘連形成，臨床粘連評分為0分。
以上結果表明，JPVA水凝膠底表面致密多孔，能有效抑制內臟粘附。此外，JPVA水凝膠在第28天保持了原始形狀，沒有明顯降解，并保持了良好的抗粘著功能，說明了JPVA水凝膠在腹部潮濕環境下的長期抗變形特性和內臟抗粘連性能。
中山大學附屬第六醫院結直腸肛門外科三區團隊近年來一直致力于腹壁疾病的診治，早在2017年團隊獲得廣州市產學研協同創新重大專項支持（200萬經費），致力于軟組織修復材料的研究，相關成果發表在Advanced Science, Annal of Surgery, Bioactive Materials，Engineering等國際高水平雜志上，并獲授權專利10余項。基于團隊在基礎研究與臨床工作的積累，為精準規范標準腹膜癌治療，進一步提高患者生存率，該病區已正式掛牌成立“腹膜癌病房”，未來將以多學科整治模式（MDT）融合各個領域專家們的智慧，有望早日解決腹壁疾病的診治難題。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202108992
