引言
近日，北卡罗来纳大学Parth Chansoria团队报道开发了一种名为即时粘附和超弹性补丁（AuxES贴片）的创新材料，为动态器官和伤口修复提供了一种全新的解决方案。AuxES贴片的独特之处在于其即时的组织粘附能力、超弹性以及与生物组织的高度兼容性。这些特性使得AuxES贴片能够在湿润的组织上迅速粘附，并且不易脱落，极大地提高了手术效率和成功率。同时，其超弹性设计使其能够适应动态器官的复杂运动和形变，从而更好地保护受损组织，促进伤口愈合。
过程
图1：增塑型弹性和粘性贴片-制造和印刷优化。A. AuxES贴片是通过包含在PDMS涂层基板中的光油墨(GelMA + ACA)的简单单层投影印刷制造的。洗涤和中和后，氯化钙用于增强贴片的完整性和附着力。B.选择2 mg/ml的CNP浓度，因为它可以获得高打印分辨率(~375µm最小特征尺寸)和一致的~ 1.2 mm厚度。C.在培养48小时后，用3T3细胞的活力测试了贴片材料在有或没有CNP的情况下具有很高的生物相容性。
制备GelMA的方法是利用现有的明胶受控甲基丙烯酸化工艺。简单地说，将5 g明胶以10% w/v的浓度溶解在0.25 M碳酸盐-碳酸氢盐缓冲液中，其中碳酸氢钠的浓度为2% w/v，碳酸氢钠的浓度为0.12% w/v。明胶溶液保存在50°C，直到得到一个清晰的溶液。然后，加入159µl的甲基丙烯酸酐(MA)，在50°C下反应60 min。通过加入100 ml纯乙醇和丙酮1:1的混合物，停止反应，去除多余的MA。通过1H NMR100测定，甲基丙烯酸化程度为40%。CNPs采用既定方法制备。简单地说，姜黄素(Cur)粉末以25 mg/mL的浓度溶解在四氢呋喃(THF)溶液中。将50µL的Cur-THF溶液快速注入到450µL的去离子水中，在1400 rpm下剧烈搅拌，使其聚集成纳米颗粒。将CNP悬浮液风干以去除有机溶剂并冻干。合成的CNPs保存在- 20°C，以待进一步使用。为了制备贴片的材料，将10% w/v的GelMA在37°C的PBS中与丙烯酸以不同的比例混合，然后加入0.03% w/v的LAP光引发剂和所需量的CNPs (1-2.5 mg/ml)来制备光墨水。
图2：AuxES贴片的生物粘附性能。A .贴在健康小鼠肝脏上的贴片在小于1秒的瞬间粘附足以支撑小鼠肝脏的重量。B.贴片对小鼠肝脏具有很强的生物粘附性。C.示意图显示氢、共价键和离子键的结合使AuxES贴片具有瞬时和强的生物粘附性和超弹性。
实验数据表明，该贴片材料与NIH 3T3成纤维细胞具有良好的生物相容性，细胞存活率很高。离体器官测试显示，贴片能在数秒内迅速粘附到湿润的组织上，并且其粘附强度明显高于市面上的纤维蛋白胶。体外划痕试验和体内小鼠伤口愈合模型的实验结果均证明，加载了MSC-EVs的贴片对伤口愈合有显著的促进作用，不仅能缩短愈合时间，还能提升愈合质量。NanoString技术的分析结果进一步印证了贴片通过调控炎症、增殖和重塑等阶段来加速伤口愈合过程。
总结
Chansoria, P., Chaudhari, A., Etter, E.L.et al. Instantly adhesive and ultra-elastic patches for dynamic organ and wound repair. Nat Commun 15, 4720 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48980-0
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