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Materials Today Bio|华北理工大学孙红/车鹏程/天津大学李俊杰:生物可降解外泌体工程水凝胶预防腹膜粘连

腹膜粘连(peritoneal adhesions,PA)是腹部和盆腔手术后常见的并发症,严重影响患者的生活质量。目前尚无完全有效的预防 PA 的方法,但通过改进手术技术、药物治疗和物理屏障等措施,可以降低 PA 的发生率。随着生物材料和组织工程技术的不断发展,有望开发出更加有效预防和治疗 PA 的方法。 研究表明,脂肪间充质干细胞(Adipose mesenchymal stem cells,ADSCs)衍生的外泌体(Exosomes,Exos)具有清除ROS、调节炎症、促进巨噬极化和抑制EMT等功能。外泌体作为细胞间重要的通讯介质,发挥“桥梁”作用。然而,注射体内的外泌体的稳定性和保留性是主要障碍。氧化右旋糖酐-羧甲基壳聚糖(Oxidized dextran-carboxymethyl chitosan, DCC )水凝胶有很好的组织相容性,体内可降解和吸收,具有润滑及物理屏障作用;作为亲水性聚合物网络,可以封装外泌体,克服组织保留率低的问题,保持了生物活性并实现受控释放;因此,DCC水凝胶负载外泌体这种联合策略有望成为一种更高效的防粘连方法。
2024年10月,华北理工大学孙红、车鹏程教授团队与天津大学李俊杰教授团队Materials Today Bio杂志上发表题为“Biodegradable exosome-engineered hydrogels for the prevention of peritoneal adhesions via anti-oxidation and anti-inflammation”的论文( 2024 Oct 24:29:101312),主要介绍了DCC水凝胶负载ADSCs衍生的Exos对PA的预防效果。 论文第一作者为华北理工大学硕士研究生王伟潼,通讯作者为华北理工大学孙红教授。

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在这项研究中, DCC/Exo不仅能方便地覆盖小鼠受损的盲肠和腹壁,还能有效减少氧化应激诱导的细胞凋亡和炎症反应。DCC水凝胶作为Exos的载体,提高了外泌体在腹腔的滞留率;通过DCC/Exo的抗氧化、抗炎和减少胶原沉积等功能有效预防了粘连的发生并促进腹膜修复和再生。
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当腹膜受到刺激和损伤时,毛细血管通透性增加,随后炎性细胞会从血液中渗入腹腔,这一过程会引发炎症并导致粘连的形成。术后第5天, DCC/Exo 组Ly6G+细胞(中性粒细胞的标记物)、CD3+细胞(T淋巴细胞的标志物)和CD68+细胞(巨噬细胞的标记物)浸润明显减少,且未观察到粘连形成。
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长期的炎症反应会破坏纤溶系统平衡,导致胶原沉积。DCC/Exo组在术后第7天和第14天均未观察到粘连形成,盲肠和腹壁表面愈合良好,粘连评分也显著降低,没有明显的胶原沉积。综合所有结果来看,DCC/Exo在体内具有令人满意的抗粘连效果,可减少胶原沉积,促进受损部位愈合。
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参考文献:
Biodegradable exosome-engineered hydrogels for the prevention of peritoneal adhesions via anti-oxidation and anti-inflammation, Materials Today Bio, 29 (2024) 101312. https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2024.101312

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