文献解析|聚谷氨酸贴片 —弹性与坚韧并存，通过原位巨噬细胞调节促组织再生

研究溯源与领域困境

在临床医疗中，创伤封口的需求非常大，缝合是现行最佳的封口方式。每年有数十万次手术采用缝合技术进行伤口愈合。但实际上，缝合并非完美之选，因其操作复杂，且缝合过程可能导致二次损伤，如引发感染或出现渗漏，尤其是对具有储存功能的软组织（如胃、肠、膀胱）。因此，我们正致力于研发更为先进的创伤封口技术，以替代传统的缝合。考虑到许多内脏器官都具备管状结构，与流动性较差的自体组织胶相比，胶贴形式的湿面粘附膜更适用于修复这类器官的破损。

然而，当前的研究多采用降解速度较慢的合成材料，虽然能满足伤口封口的力学要求，却无法促进组织再生。这就需要我们寻找一种生物相容性好、能迅速、牢固地粘附组织并促进再生的材料。目前，组织粘附策略主要分为物理粘附和化学粘附两类。物理粘附主要依赖氢键，容易受潮影响；化学粘附则包括碳二亚胺反应、光敏反应和氰基丙烯酸酯反应。其中，光敏反应能实现可控的强力粘附，因此，光触发粘合可能是最适合免缝合贴片的粘合机制，具有操作简便、可控的优点。具体而言，我们可以利用紫外线照射活化LAP，使其迅速吸收界面上的水分，从而实现创伤封口，同时保证良好的生物安全性和生物可降解性。

文章描述

经过多年研究，浙江大学欧阳宏伟教授及其课题组成员与浙大附属第一医院中心实验室的邹晓晖教授共同研发出一款创新型的粘附性卓越、力学性质优良的免缝合光控自粘复软组织创伤修复膜（LAP）。这款LAP由可粘附的水凝胶基质层和抗拉伸的底膜层两部分组成，这种独特的设计既提升了粘附力又强化了力学性能。水凝胶基质主要由聚谷氨酸和聚赖氨酸两种高分子材料交联而成，并在表面添加了已被实验证实有效的光敏小分子基团NB作为粘附剂。

当受到紫外线照射时，NB基团会发生结构变化，生成醛基，与组织中的氨基进行反应，迅速形成稳固的粘附效果。为了进一步提升力学性能，研究团队首创了复合膜结构理念，加入了可吸收的PLLA薄膜作为底膜层，使得LAP具备了良好的抗拉伸和抗压力能力。使用时，只需将LAP在紫外光照射下激活，便能迅速吸收伤口处的水分，使粘附剂与组织表面紧密结合，仅需轻轻按压就能完成伤口封堵。此外，LAP还具有出色的生物相容性和生物可降解性，能原位吸引M2型巨噬细胞，营造利于组织再生的免疫微环境，从而加速组织愈合。

如上图所示将对上图进行解释：

a) (i) LAP 的设计和光激活组织粘附示意图：制造的 LAP 是由一个聚乳酸（PLLA）基膜（青色正方形）和一个由两个多肽（蓝色和红色线）交联的基质水凝胶组成，其表面（黄色部分）被光敏核黄素（NB）基团（橙色空心圆圈）修饰。在紫外光照射后，NB 组被激活，转变为橙色实心圆圈。当LAP压在湿组织上时，界面水被基质水凝胶（浅蓝色区域）吸收，在NB基团和组织表面的氨基（红色受体）之间形成席夫碱。

(ii) 伤口密封：就像在兔胃穿孔模型上所测试的，LAP的黏附性能优秀，能够实现多种内脏组织创伤的粘附和封闭。封闭受损组织后，LAP逐渐降解，同时募集CD206+巨噬细胞，为伤口愈合创造再生微环境。

b) LAP 细胞修复机制示意图：LAP的降解过程中，其代谢产物能够诱导巨噬细胞从耗竭型M2向增生型M1转化，形成有利于组织再生的免疫微环境。同时，LAP能诱导CD206+巨噬细胞的募集，进一步促进伤口愈合。

简而言之，LAP的创伤封闭和修复机制主要依赖于其优秀的机械性能和免疫调控性能，以及其在紫外光照射后的光激活组织粘附能力。同时，LAP的降解过程中，其代谢产物能够诱导巨噬细胞从耗竭型M2向增生型M1转化，形成有利于组织再生的免疫微环境。

如上图所示LAP 的显微组织和力学性能包括不同 PGA 浓度的基质水凝胶、LAP 的制造过程、不同 PGA 浓度的 LAP 的SEM 图像、基质水凝胶和 LAP 的伸长率、拉伸应力、弹性模量和爆破压力等。

a) 不同 PGA 浓度的基质水凝胶照片：在不同 PGA 浓度的基质水凝胶中，可以观察到不同的显微组织结构。b) LAP 的制造过程：LAP 的制造过程包括基质水凝胶的制备、LAP 的制备和LAP 的固化等步骤。c) 不同 PGA 浓度的 LAP 的 SEM 图像：在不同 PGA 浓度的 LAP 中，可以观察到不同的显微组织结构。d) 基质水凝胶的伸长率高达 1500%：基质水凝胶的伸长率非常高，可以达到 1500%。e) 基质水凝胶和 LAP 的拉伸应力和弹性模量：基质水凝胶和 LAP 的拉伸应力和弹性模量也有所不同。f) 基质水凝胶和 LAP 的爆破压力：基质水凝胶和 LAP 的爆破压力也有所不同。以上是 LAP 的显微组织和力学性能的一些主要方面。

如图对LAP的光活化肌效应展开研究，重点关注湿猪肉与LAP黏附的问题。通过多项实验技术，如紫外线照射猪肠道后的XPS分析、拉力测试、剪切搭接试验及分离试验等，深入了解了LAP的特性。

首先是LAP中的主要化学组成和结构。LAP是一种含邻硝基苯基团的光敏粘合剂，经紫外线照后，邻硝基苯基团会转变为邻硝基苯醛基团，并与组织表面的氨基形成席夫碱。接着，采用XPS技术分析了猪肠道的化学成分，结果显示未经处理的肠衣中的C-NH和C-NH2键键能为399.3和400.0eV，经过PGA处理后，键能变为399.6和400.3eV。而在研究中，采用了PGANB处理方式，使键能分别提升至399.9和400.4eV，同时C=N键峰值也有所变化，达到399.4eV。

随后，还进行了拉力测试、剪切搭接试验及分离试验。结果显示，LAP与湿猪肉间的黏附力在紫外线照射下得到明显加强。最后，将PLLA基膜附着的对照组、未改性的基质水凝胶、LAP、非触发LAP、uv-LAP（即紫外光触发的LAP）进行对比。结果显示，uv-LAP的黏附力显著优于其他组别。

上述图片中LAP胶粘剂在离体猪肺、猪胃和猪肝上的粘附和密封性能表现优异。具体来说，胶粘剂的表现如下：

a. 离体猪肺：LAP牢固地粘附在离体猪肺上，并在取出组织时提起组织，使猪肺表面有明显的胶粘剂层残留，展现出其操作简便、快速、简便和接头可靠的优势。在操作后，胶粘剂避免了组织取出时的损伤，并保持了组织的完整性。

b. 离体猪胃：通过LAP严格密封泄漏的离体猪胃，胶粘剂通过操作简单、生产率高和工艺灵活的特点，保证了猪胃的完整性，防止了任何液体的流出。

c. 离体猪肝：通过LAP快速密封穿刺的离体猪肝，胶粘剂展现出其接头牢固、美观的优势。同时，胶粘剂操作简便，快速，简便，省材，省力，成本低，变形小，便于实现修旧利废。

以上就是LAP胶粘剂在离体猪肺、猪胃和猪肝上的粘附和密封性能表现，展现出胶粘剂在生物医学领域的应用潜力和价值。

此图中表现LAP的生物相容性和原位免疫调节

通过对LAP及其在巨噬细胞调控能力方面的研究，我们可以得出以下结论：其一，LAP具有良好的生物相容性，测试结果表明，LAP能迅速吸收界面上的水分，实现创伤封闭，并能创造有利于组织再生的免疫微环境。其二，LAP具有调控巨噬细胞的能力，可以减少M2型巨噬细胞的数量，从而降低组织稳态病的发生，这提示LAP能够创造出适于组织再生的免疫微环境，从而可能成为一种新的治疗方法。

在研究过程中，我们采用了大鼠皮下埋植的方法，对LAP的生物安全性和原位巨噬细胞调控能力进行了探索。结果显示，在术后1-2周内，埋植LAP的组织周边M2型巨噬细胞的量占巨噬细胞总量的71.77%，而埋植医用胶水“氰基丙烯酸酯”的组织周边则出现了M0和M1型巨噬细胞的大量聚集，占总巨噬细胞数的86.1%。这一结果证明了LAP及其代谢产物具有良好的生物安全性，并且能够创造出适合组织再生的免疫微环境。

总的来说，LAP的生物相容性和原位免疫调节能力的研究为创伤封闭和修复提供了新的解决方案，为未来的医学研究和临床应用提供了重要的参考。

聚谷氨酸基础的光控自粘复软组织创伤修复膜LAP可有效治愈胃穿孔，达到全层修复甚至再生的效果，其疗效明显优于缝合线和氰基丙烯酸酯。a）实验模型显示，胃穿孔直径约8至10毫米的受损区域，经LAP治疗后形成密封；b）在兔胃穿孔模型中，术后14天的组织学检查发现，LAP治疗组的胃部实现了全层修复，而缝合线和氰基丙烯酸酯治疗组未能做到这一点；c）H&E染色显微图像进一步证实，LAP治疗组的胃部实现了全层修复，而缝合线和氰基丙烯酸酯治疗组则没有。在新西兰大白兔的胃穿孔模型中，术后两周观察到，使用LAP治疗的胃部未出现赘生物，伤口完全闭合。组织学切片染色结果表明，LAP实现了胃组织的全层功能性修复，避免了传统缝合可能导致的二次伤害，同时也解决了使用安全性较低的合成材料进行伤口封闭时可能产生的“封而不修”问题。

总结

在一项研究中，研究者们成功开发了一种基于聚谷氨酸的光活化粘合剂贴片（LAP）。LAP是一种具有独特优点的新型粘合剂技术，其机械性能和原位免疫调节能力使最先进的粘合剂技术有可能从工作台发展到床边。该研究的目标是制造一种具有光激活湿组织表面粘附能力的贴片。为此，研究者们采用了基于聚谷氨酸的贴片，并在其中添加了光敏剂。这种贴片在不添加任何合成聚合物的情况下，表现出超越天然组织（猪胃）的高弹性和强韧强度。

LAP的一个重要特点是其采用光激活组移植，实现可控、强组织粘连，术中无自粘连，不粘连器械。这一特点使LAP可能适合于微创手术。聚谷氨酸水凝胶基质的快速吸水能力使LAP能够迅速去除组织表面和活化的粘合剂基团之间的水分，从而确保密切接触和随后的反应。通过离体组织粘附和开放性伤口密封测试，证明了 LAP 在各种湿组织表面上的按需稳健粘附和牢固的伤口密封。同时，LAP还能够通过巨噬细胞调节为组织再生产生适当的微环境，从而达到进一步促进愈合的效果。

总的来说，该研究的结果表明，LAP 作为一种新型的光活化粘合剂贴片，具有优异的机械性能和原位免疫调节能力，有望在微创手术中得到广泛应用。