Adv Sci丨中山大学窦若虚等团队合作研究制备具有抗炎和引流特性的季铵化分子刷状接枝注射微凝胶用于有效治疗肛瘘

学术   2024-12-10 22:26   海南  


iNature

肛瘘是一种常见的疾病,伴有反复炎症和渗出液积聚。传统治疗方法往往无法有效消除炎症并确保足够的引流,导致愈合时间延长和高复发率。

2024年12月9日,中山大学窦若虚,Shi Xingxing,苏明丽,叶俊文共同通讯Advanced Science 在线发表题为Quaternized Molecular Brush-Grafted Injectable Microgel with Anti-Inflammatory and Drainage Properties for Efficient Therapy of Anal Fistula的研究论文。该研究通过热聚合和机械碎裂开发了一类新型季铵化分子刷状接枝注射微凝胶 (表示为 GAA@CNT-g-PVBTMA),以促进肛瘘的愈合过程。

得益于具有多孔结构的碎片形态,微凝胶可以有效地填充瘘管并促进渗出液的引流。由于带正电荷的季铵化碳纳米管分子刷 (CNT-g-PVBTMA) 和带负电荷的炎性细胞因子之间的静电相互作用,GAA@CNT-g-PVBTMA 微凝胶表现出优异的抗炎特性,对肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 的清除率为 92.6%,对白细胞介素-1β (IL-1β) 的清除率为 92.5%。大鼠炎性肛瘘模型表明,微凝胶能有效减轻瘘管的炎症和上皮化,从而促进痔管的愈合。通过整合有效的填充、充足的引流和出色的抗炎特性,GAA@CNT-g-PVBTMA 微凝胶为治疗肛瘘提供了一个有前景的新方向。
肛瘘是一种常见的肛门直肠疾病,其特征是存在连接肛管/直肠和肛周皮肤的异常通道,导致持续炎症和恶性肿瘤易感性增加。手术通常是通过切除瘘管并确保引流的主要治疗方法。然而,复杂的肛瘘通常需要广泛的手术解剖,这可能导致长时间愈合和灾难性尿失禁,复发率高达 57%,失禁率高达 52%。因此,为肛瘘开发一种有效且创伤较小的治疗策略至关重要。
目前,肛瘘的微创治疗选择包括 seton、生物假体栓和纤维蛋白胶。在瘘管中放置挂线以促进渗出液的引流而不会引起尿失禁。然而,挂线不能提供有效的物理填充物来排除瘘管中的炎症刺激,持续的刺激会导致瘘管壁异常上皮化并阻碍愈合过程。同时,挂线疗法通常需要较长时间才能有效引流和逐渐愈合,这可能会导致漫长的治疗过程并给患者带来长期不适。或者,使用生物假体栓等材料和纤维蛋白胶已被用于填充瘘管,而无需进行大手术。生物假体栓通常由猪肠粘膜下层或人真皮基质制成,具有优异的生物相容性。同样,纤维蛋白胶由纤维蛋白原和凝血酶组成,因此具有生物安全性。然而,这些材料在填充瘘管后会阻塞引流愈合率低于 50%。因此,有效充盈和充分引流之间的平衡对于肛瘘治疗至关重要。此外,瘘管的持续炎症和异常上皮化的特点是炎性细胞因子的局部积累,例如肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 和白细胞介素-1β (IL-1β)。目前,尚无有效的临床疗法来中和炎性细胞因子。因此,一种同时填充和引流的生物相容性和抗炎材料对于治疗肛瘘是非常理想的。
GAA@CNT-g-PVBTMA微凝胶治疗肛瘘的抗炎引流性能示意图(图源自Advanced Science 
在此,通过季铵化碳纳米管分子刷 (CNT-g-PVBTMA) 与前驱体溶液和机械碎裂的热聚合,成功开发了一类具有优异抗炎和引流性能的新型季铵化分子刷接枝注射微凝胶(表示为GAA@CNT-g-PVBTMA)。前驱体溶液主要由明胶(Gel)、丙烯酸N-琥珀酰亚胺酯(AAc-NHS)和丙烯酸化β-环糊精(Ac-β-CD)组成。由于掺入了 CNT-g-PVBTMA, GAA@CNT-g-PVBTMA 微凝胶表现出 9.9% 的低膨胀率,可以在潮湿环境中保持稳定的机械性能。由于具有多孔结构的碎片形态,微凝胶在注射过程中表现出良好的流动性,一旦去除剪切力就会形成稳定的密封,从而可以实现瘘管的有效填充并促进渗出液的引流。更重要的是,GAA@CNT-g-PVBTMA 微凝胶可以实现 92.6% 的 TNF-α 和 92.5% 的 IL-1β 清除率,这依赖于带正电荷的 CNT-g-PVBTMA 和带负电荷的炎性细胞因子之间的静电相互作用。大鼠炎性肛瘘模型证实,微凝胶可以减少痔管的炎症和上皮化,有效促进瘘管愈合。因此,研究为治疗肛瘘提供了一种新的有效策略。
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参考消息:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202407537

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