摘要
2018年4月份，浙江大學(xué)歐陽宏偉教授團(tuán)隊在《ACS Biomaterials Science＆Engineering》上發(fā)表了一篇名為“Promotion of Hernia Repair with High-Strength, Flexible, and Bioresorbable Silk Fibroin Mesh in a Large Abdominal Hernia Model“的文章。文章開發(fā)了一種用于疝修補術(shù)的絲素蛋白補片。
研究內(nèi)容
由于合成手術(shù)補片機械強度不足、不可吸收和植入物剛性，在腹外疝修補術(shù)中易形成慢性炎性反應(yīng)和粘連等并發(fā)癥的情況。在這項研究中，通過針織工藝和生物化學(xué)操作，開發(fā)了一種天然衍生的、高強度、柔性和可生物吸收的絲素蛋白補片。通過對不同表面涂層方式(熱處理或化學(xué)處理)和12種不同針織花型的試制，優(yōu)化了網(wǎng)片的力學(xué)性能。我們的絲素蛋白補片顯示出足夠的拉伸強度(縱向67.83 N ,垂向62.44 N)，可以提供腹壁疝修補所需的高機械強度( 16 N )。與常用的商業(yè)不可吸收和可吸收合成補片相比，所開發(fā)的絲素蛋白補片具有其他補片無法比擬的優(yōu)勢，包括較低的伸長率(縱向47.14 % ,縱向67.15 % , p < 0.001)、較低的剛度(低10 - 1000倍, p < 0.001)和較低的各向異性行為( λ = 0.32 , p < 0.001)。
在大鼠大型腹外疝修補術(shù)模型中，與對照補片相比，我們的補片促進(jìn)了有效的疝修補，慢性炎癥從術(shù)后15到60天逐漸減少，粘連形成率和評分也較低。與人工合成補片相比，絲素蛋白補片處理的修復(fù)組織中膠原沉積更豐富、更有組織性，新生血管更明顯。此外，絲素蛋白網(wǎng)片在植入后被生物吸收，逐漸將承重責(zé)任轉(zhuǎn)移到修復(fù)的宿主組織。其各向同性的架構(gòu)有利于操作期間的易用性?？傊?，我們的研究結(jié)果表明，使用針織絲素蛋白補片為大型腹外疝修補提供了一種安全有效的替代解決方案，因為它克服了與合成補片相關(guān)的普遍限制。
圖1 ( A )絲素蛋白網(wǎng)片和絲素蛋白溶液的制備過程示意圖。( B )絲素蛋白涂層法制備絲素蛋白增強網(wǎng)的工藝示意圖。采用熱處理( 60℃)和化學(xué)處理(飽和NaCl )。絲素網(wǎng)被設(shè)置為繃緊或放松配置，并采用不同的處理時間。評價不同涂層方法制備的絲素蛋白補片和絲素蛋白增強補片的( C )質(zhì)量、( D )拉伸強度和( E )縫線拔出強度。SF、絲素蛋白。* p < 0.05，* * p < 0.01，和* * * p < 0.001。ns =差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
圖2 圖中給出了12種不同編織方式的絲素網(wǎng)眼的大體形貌( insets )和顯微圖像。標(biāo)尺桿= 500 μ m。( B )從每種針織物的20個獨立孔隙中計算出不同針織物圖案的孔隙大小。評估了不同圖案的機械性能，包括( C )縱向拉伸強度，( D )縱向延伸率，( E )縱向和垂直方向的縫合線拔出強度，( F )縱向撕裂強度。* * p < 0.01和* * * p < 0.001。
圖3 ( A )普羅綸(聚丙烯長絲和短纖維)、超普輕量型補片和絲素網(wǎng)的大體形態(tài)。標(biāo)尺桿= 1 mm。( B ) L929成纖維細(xì)胞在3種不同網(wǎng)格上培養(yǎng)4 d后的熒光顯微圖像。細(xì)胞核為藍(lán)色( DAPI )，F(xiàn) - actin為綠色( ( 488標(biāo)記的鬼筆環(huán)肽) )。標(biāo)尺桿= 50 μ m。( C )從每組20個獨立的孔隙中計算出不同網(wǎng)格的孔隙大小。( D )各組厚度。( E )各組密度。在橫向和縱向兩個方向上評估不同補片的機械性能，包括( F )拉伸強度，( G )縫合線拔出強度，( H )撕裂阻力，( I )延伸率，( J )彎曲剛度和( K )彎曲模量。* p < 0.05，* * p < 0.01和* * * p < 0.01，* * * * p <0.001。
圖4 ( A )通過切除包括筋膜、肌肉和腹膜在內(nèi)的整個組織，在大鼠腹壁上制造1.5 × 2.5 cm2的巨大全層腹壁疝缺損。( B )然后用普羅綸(聚丙烯長絲和短纖維)、超普輕量型補片和絲素蛋白補片處理。(三)術(shù)后15、30、60天對普羅綸(聚丙烯長絲和短纖維)、超普輕量型補片和絲素網(wǎng)片上代表性修復(fù)部位和粘連部位進(jìn)行拍照。( D )各組黏附形成率。( E )各組粘連評分( 0 ~ 4分)，* p < 0.05，* * p < 0.01，* * * p < 0.001。
圖5 ( A )術(shù)后15、30、60 d，普羅綸(聚丙烯長絲和短纖維)、超普輕量型補片及絲素網(wǎng)片修補腹外疝缺損的HE染色。標(biāo)尺桿= 50 μ m。M =網(wǎng)狀，箭頭=多核巨細(xì)胞，箭頭=血管。( B )各組炎癥評分( 0 ~ 4分)。( C )各組修復(fù)組織中血管的定量。( D ) HPF Masson三色染色圖像顯示絲素網(wǎng)處理的缺損中的小動脈和小靜脈。Scale bar = 50 μ m。* p < 0.05，* * p < 0.01，和* * * p < 0.001。
圖6 (一)普羅綸(聚丙烯長絲和短纖維)、超普輕量型補片和絲素蛋白補片修補腹壁疝缺損術(shù)后15、30、60天的Masson ' s三色染色。標(biāo)尺桿= 500 μ m。M =網(wǎng)孔，C =膠原蛋白。( B )各組膠原組織評分( 0 ~ 3分)。( C )各組膠原含量評分( 0-3 )。* p < 0.05和* * p < 0.01。
圖7 ( A )普羅綸(聚丙烯長絲和短纖維)、超普輕量型補片和絲素蛋白補片修補腹壁疝缺損后15、30、60天的抗張強度。( B )植入后第15、30、60天絲素網(wǎng)的平均纖維橫截面積。( C )由于支架降解和膠原沉積，從絲素網(wǎng)到自然修復(fù)組織的載荷轉(zhuǎn)移示意圖。該圖來源于修復(fù)組織的拉伸強度的變化和絲素網(wǎng)橫截面積的減小。
結(jié)論
綜上所述，我們的研究通過結(jié)合針織工藝和生物化學(xué)，開發(fā)了一種天然來源的、高強度、柔性和可生物吸收的絲素蛋白補片，用于大型腹壁疝修補。由于其絲素蛋白生物材料來源、絲素蛋白表面涂層和獨特的經(jīng)編結(jié)構(gòu)，我們的網(wǎng)膜表現(xiàn)出足夠的機械強度、高柔韌性、優(yōu)異的生物相容性和適當(dāng)?shù)纳镂?。同時，該補片支持有效的組織長入，最大限度地減少粘連形成，減少慢性異物反應(yīng)，并逐漸將承重責(zé)任轉(zhuǎn)移到修復(fù)的宿主組織，以促進(jìn)巨大腹外疝缺損的修復(fù)。其各向同性的架構(gòu)有利于操作期間的易用性。本研究中開發(fā)的絲素蛋白補片顯示了克服當(dāng)前合成補片相關(guān)缺陷的潛力，從而為未來腹壁疝缺損的治療提供了一種有前途的替代方案。
原文鏈接：
http://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.7b00666
（esilk.net聲明：本網(wǎng)登載此文旨在傳遞更多行業(yè)資訊，文章內(nèi)容僅供參考。）
官方微博
官方微信
