超弹性生物粘附贴片:动态器官修复与伤口愈合的治疗策略

文摘   2024-10-01 08:08   北京  

介绍:生物粘附材料和贴片作为外科缝合线和钉书钉的替代品,具有显著潜力。然而,许多现有的生物粘合剂未能满足现代外科手术和医疗干预的功能需求。本研究介绍了一种具有即时组织粘附、超拉伸性、快速光投影制造以及药物递送能力的平移贴片材料

结果

  1. AuxES 贴片 - 材料成分和贴片制作

  • AuxES贴片基于结合的复合材料,包括gelatin methacryloyl (GelMA), acrylic acid (ACA), calcium chloride (CaCl2), 和curcumin nanoparticles (CNPs),这些材料单独使用时不具备所需特性,但结合使用时能够适应动态器官力学并实现治疗功能。

    Auxetic 弹性和粘性 (AuxES) 贴片 - 制造和打印优化。

  • 贴片制造过程简单、成本效益高、快速且高度可复制。材料可通过数字光投影(DLP)技术进行选择性光交联,从而制造出具有复杂结构的贴片。

  • 贴剂表现出对湿组织的瞬时粘附

    • AuxES贴片配方展现出对湿器官和组织的强瞬时粘附性,能在不到1秒的时间内与湿组织形成牢固连接,并且与商业纤维蛋白胶Tisseel相比,粘附力强约2.5倍。

      AuxES 贴剂的生物粘附性能。

  • AuxES贴片旨在适应动态器官的力学特性

    • 设计考虑了器官的内在各向异性和auxetic或nonauxetic特性。通过计算模型优化了贴片的力学特性,以适应不同器官的力学需求。

      分析和计算建模,以优化不同器官的 AuxES 贴片设计。

  • AuxES 贴剂表现出对不同动态器官的构象

    • AuxES贴片在体外和体内模型中展示了对动态器官运动和体积变化的适应性。

      选定的斑块验证了计算估计并展示了对动态器官的构象。

  • 载药贴剂设计为具有高柔韧性和可拉伸性,适用于伤口愈合

    • 贴片可设计为高柔韧性和可拉伸性,以适应皮肤在正常生理期间的复杂变形。此外,贴片可加载药物,如curcumin nanoparticles (CNPs)和间充质干细胞来源的细胞外囊泡(MSC-EVs),以促进伤口愈合。

      AuxES 补丁确认对合成皮肤模型中不同皮肤区域的适应。

  • AuxES 贴剂可有效促进伤口愈合并促进伤口愈合反应

    • AuxES贴片在小鼠模型中展示了显著的伤口闭合效果,并且与仅使用MSC-EVs相比,使用CNPs和MSC-EVs的贴片组显示出更显著的伤口愈合效果。

      AuxES 贴剂可以成为伤口愈合的有效治疗方法。

  • 空隙填充 AuxES 贴剂可有效治疗穿刺伤口

    • 通过使用降低浓度的GelMA-ACA混合物填充贴片中的空隙,制造了空隙填充型AuxES贴片,这种贴片能够填补穿刺伤口并防止气体泄漏,有效恢复肺功能。

      用于治疗穿刺损伤的空隙填充 (VF) AuxES 贴剂。

    讨论:本研究开发的AuxES贴片技术提供了一个多功能平台,能够适应不同的动态器官,并在多种病理条件下具有潜在应用,包括战场伤害、心肌梗死、慢性伤口、气胸等。该技术的成功临床转化将为多种医疗干预提供新的解决方案。

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