Bioactive Materials
多功能涂层与多孔结构协同促进吻合口愈合的新型生物活性吻合钉
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该研究开发了一种具有pH响应性VEGF缓释功能的多孔生物活性吻合钉，通过调控巨噬细胞M2极化和促进血管生成，显著提升吻合口愈合质量。
文献概述
本文《Bioactive-coated porous anastomotic staples enhance anastomotic healing》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了钛吻合钉表面改性策略在消化道重建中的应用。研究提出一种结合微/纳米多孔结构与电化学共沉积聚多巴胺（PDA）生物活性涂层的新型吻合钉（Ti-OH-ePV），实现VEGF的高载量及阶段性自适应释放。该设计在酸性炎症微环境下快速释放VEGF，促进M2型巨噬细胞极化和早期血管生成；在中性增殖期持续释放VEGF，驱动血管网络形成，同时暴露的多孔结构促进细胞迁移与增殖，协同加速吻合口愈合。兔模型实验验证其显著提升爆裂压、减少炎症因子、增强新生血管和胶原排列。研究为开发具备时空调控功能的下一代组织修复材料提供了理论基础与技术支持。背景知识
消化道吻合术是胃肠外科基础操作，钛钉因其高强度、耐腐蚀和良好生物相容性成为首选器械。然而，在局部缺血或感染等病理条件下，传统钛钉因表面生物活性不足，难以主动促进细胞黏附与血管生成，导致吻合口愈合延迟，甚至引发吻合口漏、腹腔感染等严重并发症。血管生成在吻合口修复中起关键作用：术后3–5天的快速血管化可缓解缺血并清除坏死组织，而4–14天的稳定血管支持组织再生。现有表面修饰策略多依赖VEGF、BMP-2等生物分子，但存在释放动力学不可控、持续时间短等问题。同时，单纯的物理拓扑结构虽能引导细胞行为，却缺乏生化信号诱导。因此，如何实现生化信号与时空调控的协同，成为提升吻合钉性能的关键挑战。本研究通过构建“涂层协同多孔载药系统”，在维持机械强度的同时赋予其微环境响应性，精准匹配愈合各阶段需求，为解决临床难题提供了创新思路。
研究方法与实验
研究首先通过碱热处理在钛钉表面构建微/纳米多孔结构（Ti-OH），提升比表面积和表面羟基密度，增强后续涂层结合力。随后采用循环伏安法电化学共沉积多巴胺与VEGF，形成稳定PDA-VEGF复合涂层（Ti-OH-ePV）。通过SEM、AFM、FTIR等手段系统表征材料形貌、元素分布、化学组成及润湿性。体外评估VEGF释放动力学在pH 6.5与7.4条件下的差异，验证其pH响应性。采用L929细胞和兔血评估材料细胞毒性与溶血性，确认生物相容性。通过RAW264.7共培养与qPCR、流式细胞术分析巨噬细胞表型极化。RNA-seq揭示分子机制，并使用VEGFR抑制剂Axitinib验证VEGF依赖性。体外实验包括HUVEC管形成、划痕迁移和L929黏附增殖实验，评估促血管化与细胞行为调控能力。关键结论与观点
研究意义与展望
本研究创新性地将生化信号（VEGF）与物理拓扑（多孔结构）整合于吻合钉表面，构建了一种具备微环境响应性的“智能”植入物。其pH依赖性释放特性精准匹配术后炎症与增殖阶段，通过早期免疫调节与后期促血管化双重机制加速愈合。该策略突破了传统表面修饰仅提供瞬时刺激的局限，实现了长期、动态调控，为植入器械的功能化设计提供了新范式。
未来研究可进一步拓展该平台的应用场景，如应用于食管、结肠等高风险吻合部位，或负载其他生长因子（如FGF、PDGF）以增强多功能性。同时，可探索其在糖尿病、营养不良等愈合障碍模型中的疗效，验证其临床转化潜力。此外，结合可降解金属材料，开发兼具生物活性与完全吸收特性的下一代吻合装置，将是值得探索的方向。
结语
本研究成功开发了一种具有生物活性涂层与多孔结构协同作用的新型钛吻合钉（Ti-OH-ePV），通过pH响应性释放VEGF，实现吻合口愈合过程的阶段性调控。该钉在酸性炎症期快速释放VEGF，促进巨噬细胞向M2表型极化，减轻局部炎症反应；在中性增殖期持续释放VEGF并暴露多孔结构，协同促进血管生成与细胞增殖。动物实验表明，Ti-OH-ePV显著提升吻合口爆裂压、增加新生血管密度、改善胶原排列，且未影响机械强度与全身安全性。该工作不仅为解决吻合口漏等临床难题提供了有效策略，也为设计具备时空调控功能的智能植入材料提供了理论依据与技术路径。这种“生化-物理”双调控策略有望推动下一代消化道重建器械的发展，提升手术安全性与患者预后。
