文献分享 | 贵州医科大学叶川团队开发一种动脉出血的快速无缝合修复方法

论文概要

SUMMARY

2023年9月，贵州医科大学附属医院叶川团队，罗四维、杨龙等人在《Chemical Engineering Journal》上发表了为“Rapid suture-free repair of arterial bleeding: A novel approach with ultra-thin bioadhesive hydrogel membrane”的研究论文，本研究开发了一种便携式、无需缝合的超薄动脉修复膜，即组织粘合双相水凝胶膜（hydrogel membrane，TBHM），它通过电纺丝技术实现了固相-水凝胶的快速相变。在固相状态下，它是一种轻巧、便携、稳定的创可贴，贴在潮湿的组织上可为水凝胶相，快速贴合伤口，实现即时无缝合修复。本研究通过兔颈动脉破裂模型，发现TBHM可以简化手术过程和缩短手术时间，有望改变目前的血管修复方法，在广泛的临床环境中显著改善患者的预后。

期刊：Chemical Engineering Journal

影响因子：15.1

研究背景

 INTRODUCTION

动脉损伤，尤其是在紧急情况下或具有挑战性的环境中，需要方便、安全和高效的修复策略。动脉修复的 "金标准"是手术缝合，该技术复杂耗时，失败率高，缝合部位的狭窄环可能导致血流动力学异常并引起严重的并发症，如动脉夹层和假性动脉瘤。另外，动脉缝合不可避免地会破坏动脉解剖结构，内皮重塑失败可能导致血栓形成，造成器官和肢体缺血性坏死，甚至死亡。具有快速反应能力的光敏水凝胶能在极短的时间内完成交联，形成稳定的凝胶块，封闭破裂部位止血，在无缝血管修复方面取得重大进展，因此在这一领域备受关注。然而，光敏水凝胶的化学性质极不稳定，需要低温和避光的储存条件，更危险的是，液态材料可能在滴注过程中意外进入血管，引起栓塞等并发症。因此，设计和开发一种便携、易用、稳定、可立即应用于临床的无缝线动脉修复转化产品变得十分重要。

研究结果

RESULTS

PART/1

  双相水凝胶膜的合成和工作原理 

TBHM 采用电纺丝技术和双相光敏水凝胶研制而成，双相光敏水凝胶由硝基苯改性透明质酸（HA-NB）和甲基丙烯酸聚乙烯醇（PVA-MA）组成，光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰膦酸锂（LAP）（图1A，B）。在固相状态下，它是一种轻巧、便携、稳定的创可贴，只有贴在潮湿的组织上才能快速激活。激活后的TBHM能够瞬间包裹潮湿的伤口，TBHM 转变为水凝胶相，然后使用405 nm蓝光启动光交联反应，达到快速与组织无缝结合（图1B，C）。

PART/2

 兔颈动脉破裂的快速无缝合修复实验

使用TBHM的手术过程明显缩短（图 2B），仅需 5±1 分钟，其中包括三个快速步骤：将 TBHM 修补片初次应用于破裂区域；与湿组织接触后迅速从固态相转变为水凝胶状态；以及在405 nm蓝光照射下迅速发生光交联反应。与传统缝合修复组（15±3 分钟）（图 2A）相比，这一持续时间大大缩短，凸显出 TBHM 大大降低了手术的复杂性（图 2F）。

术后，使用 CTA 和颈动脉超声对颈动脉进行术后分析，传统缝合组（左侧）所有病例都出现了不同程度的狭窄，而 TBHM 修复组（右侧）未观察到明显的狭窄（图 3）。

PART/3

 病理切片的H&E及免疫荧光染色 

为了评估颈动脉的组织学变化，首先进行H&E染色以检查动脉的微观结构（图 4A-F）。结果显示，传统缝合组缝合部位形成疤痕，周围组织出现纤维化变化，并逐渐增厚和扩张。相比之下，TBHM 修复组表现出相对分层的修复模式，破裂部位逐渐愈合。6 周后，修复部位的纤维化明显减少，血管管腔光滑无狭窄，血管结构更趋正常。此外，内皮层的修复也是需要评估的一个重要方面。IF染色显示，传统缝合组缝合组血管内皮不连续（CD31， 绿色），增生的纤维组织明显侵入管腔（DAPI，蓝色）。这表明传统缝合方法导致血管物理性狭窄和内皮功能丧失，而这正是血栓形成等严重并发症的病理基础。相比之下，TBHM 修复组的内皮（图 4G）和血管平滑肌（α-肌动蛋白，红色）看起来完整且连续。

PART/4

术后组织中炎症细胞因子的表达水平 

结果表明，在术后早期，TBHM能有效抑制促炎细胞因子IL-6 的表达，同时提高抗炎细胞因子 IL-10 的表达（图 5）。这种平衡的免疫反应对于促进最佳组织愈合和减少过度炎症至关重要。

结论

CONCLUSION

在这项研究开发出了一种高度便携、易于使用的超薄动脉粘合贴片。它具有强大的组织粘附性、良好的血液相容性和低免疫原性，克服了传统缝合技术的局限性，改善了光敏水凝胶的缺点。通过简化手术过程和缩短手术时间，对包括战斗、创伤、紧急止血、外科手术、内窥镜止血和介入治疗等对快速有效控制出血要求极高的应用中大有可为，TBHM 有望可以改变目前的血管修复方法，显著改善患者的治疗效果。