摘要：创伤或手术切除后的肝出血仍然是临床上的一大挑战。此外，慢性炎症反应可能会减慢肝脏愈合速度并降低其愈合质量，从而导致功能丧失。为此，来自东华大学的吴晶磊团队报告了一种具有即时粘附和免疫调节能力的生物粘附水凝胶，可快速止血肝脏并实现原位组织再生。用布洛芬(IBU)

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创伤或手术切除后的肝出血仍然是临床上的一大挑战。此外，慢性炎症反应可能会减慢肝脏愈合速度并降低其愈合质量，从而导致功能丧失。为此，来自东华大学的吴晶磊团队报告了一种具有即时粘附和免疫调节能力的生物粘附水凝胶，可快速止血肝脏并实现原位组织再生。用布洛芬(IBU)改性壳聚糖(CS)以获得CS-IBU缀合物，然后将其与氧化葡聚糖(ODA)混合形成生物粘附水凝胶。ODA/CS-IBU生物粘附性水凝胶可表现出内脏器官损伤的快速止血和组织修复。

相关研究成果以“Chitosan-based immunomodulatory bioadhesive hydrogel promotes liver hemostasis and repair”为题于2025年1月14日发表在《Carbohydrate Polymers》上。

1.生物粘附水凝胶的物理化学特性

作者首先对这种生物粘附水凝胶进行了物理表征（图1）。首先，FTIR确认了ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶的成功合成（图1A-B）；混合均匀后，ODA和CS-IBU溶液在几秒钟内凝胶化（图1C）。SEM图像显示所有生物粘附水凝胶均具有均匀且连通的多孔微结构（图1D）。ODA/CS和ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶的平均孔径分别为159±21μm和121±10μm（图1E）。通过流变测量确定了ODA/CS-IBU和ODA/CS生物粘附水凝胶的粘弹性能（图1F）。作者还对水凝胶的溶胀率和吸水率进行了表征（图1G-H）；图1I显示了42天内生物粘附水凝胶在盐水中的降解率，ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶降解了约76%，ODA/CS生物粘附水凝胶降解了约91%。IBU的持续释放有助于ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶的长期抗炎特性（图1J）。最后，水凝胶的应力应变和猪皮粘附测试表明水凝胶具有适合的力学强度和粘附强度使其适用于止血材料。

图1 ODA/CS-IBU和ODA/CS生物粘附水凝胶的物理化学特性

2.抗菌活性

接着，作者对水凝胶的抗菌活性进行了验证（图2）。与ODA共培养的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的标准化存活率分别为47±12% 和36±6%（图2B-C）。此外，与相同稀释倍数下的空白对照组相比，生物粘附水凝胶及其组分表现出明显更高的抗菌活性，杀死了90% 以上的大肠杆菌和99%以上的金黄色葡萄球菌。

图2 生物粘附水凝胶的抗菌特性

3.细胞相容性

水凝胶的细胞相容性实验表明ODA/CS和ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶中均观察到活细胞（绿色染色）占主导地位，并伴有少量死细胞（红色染色）（图3A和D）。所有水凝胶组中成纤维细胞的活性均超过80%（图3B和E）。通过CCK-8测定评估的细胞增殖表明，从第1天到第3天，二维培养中的细胞增殖迅速，随后从第3天到第5天的增殖速度较慢（图3C）。相反，三维植入细胞在第1至5天内显示出一致的增殖趋势（图3F）。

图3 水凝胶的细胞相容性评估

4.抗炎和抗氧化能力

RT-PCR用于评估ODA/CS和ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶中关键炎症细胞因子TNF-α、IFN-γ和抗炎细胞因子IL-10的表达。用ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶处理的细胞中TNF-α和IFN-γ的表达显著下调（图4 A和B），而IL-10 的表达显著上调（图4 C）。流式细胞术分析（图4D）显示ODA/CS-IBU组的M2/M1比率（0.51 ± 0.02）明显高于ODA/CS 组（0.40 ± 0.03）（图4E）。此外，使用ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶可显着降低NO水平，从而减轻细胞氧化应激损伤（图4F）。

采用DCFH-DA染色评估氧化应激损伤治疗组巨噬细胞胞内ROS清除能力，流式细胞术和荧光显微镜对产生的荧光信号进行定量和表征。ODA/CS-IBU生物粘附性水凝胶治疗组与LPS+组相比，绿色荧光明显减少，与对照LPS组相似（图4H）。流式细胞术定量数据（图4G）显示，ODA/CS-IBU组DCFH阳性通道百分比显著低于ODA/CS生物粘附性水凝胶组和阳性对照组。

图4 生物粘附水凝胶的抗炎和抗氧化评估

5.体内止血能力以及大鼠肝部分切除模型中的体内抗炎评估

使用大鼠肝部分切除模型进行体内止血能力评估。ODA/CS-IBU和CS-IBU生物粘附水凝胶均在数秒内表现出快速止血效果（图5A）。通过滤纸重量增加来量化失血量，表明与空白对照组（0.66±0.17 g）相比，ODA/CS-IBU（0.13±0.06 g）和ODA/CS（0.17±0.05 g）组的失血量显着减少（图5C）。

图5 止血实验示意图及结果

大鼠肝部分切除模型术后的H&E染色表明ODA/CS-IBU组显示了最好的修复效果（图6A）。Masson三色染色显示，所有组别在第28天的新生肝组织均有所增加，且用ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶治疗的伤口中胶原沉积增强（图6B）。此外，ODA/CS-IBU生物黏附性水凝胶组炎症细胞密度明显低于ODA/CS组和空白对照组（图6D-E）。结果表明与ODA/CS生物粘附水凝胶和空对照组相比，ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶显着减轻了炎症反应。

图6 HE染色

利用IHC染色评估各组肝脏再生过程中的炎症情况（图7A）。与ODA/CS和空对照组相比，ODA/CS-IBU组的促炎巨噬细胞标志物CD11b表达降低（图7B）。ODA /CS -IBU 组的 CD206+细胞密度显著上调，表明其抗炎特性增强（图7C）。此外，定量分析显示ODA /CS -IBU组的增殖指标Ki-67比率增加，表明肝细胞增殖加速（图7D）。

图7 IHC染色

本文报告了一种用于紧急止血的创新抗炎抗菌ODA/CS -IBU生物粘附水凝胶。氧化葡聚糖使ODA/CS -IBU生物粘附水凝胶具有即时和强大的组织粘附性，以应对快速伤口出血的紧急情况。壳聚糖具有出色的抗菌性能，而布洛芬则增强了抗炎作用，减少了ROS和NO的产生。在大鼠肝部分切除模型中，与ODA/CS生物粘附水凝胶相比，ODA/CS -IBU生物粘附水凝胶表现出优异的抗炎能力，有助于强劲的组织再生。总体而言，ODA/CS -IBU 水凝胶是止血和紧急伤口护理的有希望的候选药物。

来源：EngineeringForLife一点号