Bioactive Materials
智能响应性双网络水凝胶有效预防术后粘连

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本研究开发了一种具有ROS响应和清除能力的双网络水凝胶PD-OHN，该水凝胶具备良好的机械性能和组织粘附性，能够智能调节伤口氧化应激和炎症微环境，有效预防术后腹腔粘连。

 

文献概述
本文《Engineering ROS-responsive double network hydrogel as bioactive barrier for postoperative abdominal adhesions prevention》发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了术后腹腔粘连（PAA）的病理机制及现有防粘连策略的局限性，并进一步介绍了一种具有ROS响应性和生物活性的双网络水凝胶PD-OHN，其可在术后伤口部位智能调节氧化应激和炎症状态，有效防止粘连形成。

背景知识
术后腹腔粘连（PAA）是腹部手术后常见的严重并发症，影响高达90%的患者。粘连形成的核心机制包括炎症细胞浸润、氧化应激增强、纤维蛋白溶解系统失衡及纤维化。目前的防粘连策略如药物治疗和物理屏障（如透明质酸凝胶）在体内驻留时间短、生物活性低，无法有效干预粘连形成的病理级联。因此，开发具备良好机械性能、强组织粘附性并能响应伤口微环境变化的智能生物材料成为研究热点。近年来，动态共价键构建的水凝胶因其具备自愈性、剪切稀化等特性被广泛用于防粘连屏障研究。但单一网络结构的水凝胶机械强度不足，难以在体内维持足够时间。双网络水凝胶因其更高的力学性能和结构稳定性，成为更理想的防粘连材料。

 

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研究方法与实验
研究团队首先合成了一种ROS响应性交联单体DPBA，其结构中引入了可被ROS裂解的苯硼酸酯键，并通过1H NMR和ROS响应实验验证其结构与响应性。随后，PD-OHN水凝胶由DPBA与聚乙烯醇（PVA）形成苯硼酸酯键网络，以及氧化透明质酸（OHA）与己二酸二酰肼修饰透明质酸（HA-ADH）形成酰腙键网络，构建双网络结构。通过流变学测试、自愈性实验、组织粘附性剪切测试等评估水凝胶的物理性能。进一步在RAW 264.7细胞模型中评估DPBA对ROS清除和巨噬细胞极化的影响，并在大鼠盲肠-侧壁损伤模型中评估PD-OHN对术后粘连的预防效果。

关键结论与观点

• PD-OHN水凝胶在5秒内形成，具备良好的机械性能，储能模量约为20 kPa，组织粘附强度约8 kPa，体内驻留时间约21天。
• PD-OHN水凝胶在ROS高表达环境下可智能释放DTT，有效清除ROS并缓解氧化应激，促进M1型巨噬细胞向M2型极化，抑制炎症因子如TNF-α、IL-6，提高抗炎因子如IL-10。
• PD-OHN水凝胶可恢复纤维蛋白溶解系统平衡，降低tPA抑制因子PAI-1表达，减少胶原沉积和纤维化。
• 在大鼠粘连模型中，PD-OHN水凝胶显著降低粘连评分至0.25和0.125（术后第7天和第14天），且粘连发生率仅18.75%，优于现有临床防粘连材料。
• PD-OHN水凝胶具有良好的体内生物相容性，血液生化、血常规、H&E染色等指标均无显著毒性或炎症反应，具备良好的血液相容性和生物安全性。

研究意义与展望
PD-OHN水凝胶提供了一种新型智能响应性生物材料，可作为术后防粘连屏障，同时调节伤口微环境，打破炎症和氧化应激的恶性循环。未来可进一步优化该水凝胶在不同手术模型中的适应性，并探索其在其他炎症相关疾病中的应用潜力。

 

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结语
本研究通过构建ROS响应性双网络水凝胶PD-OHN，成功实现了术后腹腔粘连的有效预防。该水凝胶结合了动态苯硼酸酯键和酰腙键，具有良好的机械性能、组织粘附性和ROS清除能力。在大鼠模型中，PD-OHN显著降低粘连形成率，调节巨噬细胞极化，恢复纤维蛋白溶解平衡，并减少纤维化。该材料为术后粘连预防提供了一种全周期护理策略，具有良好的临床转化潜力。

 

Lingling Ren, Yong Luo, Yanjuan Huang, Shengzhi Wang, and Chunshun Zhao. Engineering ROS-responsive double network hydrogel as bioactive barrier for postoperative abdominal adhesions prevention. Bioactive Materials.