具有机械各向异性、促进愈合和抗粘附特性的超声响应Janus贴片，用于腹壁缺损修复

《Journal of Nanobiotechnology》：Ultrasound-responsive Janus patch with mechanical anisotropy, pro-healing, and anti-adhesion properties for abdominal wall defect repair

生物可降解超声响应Janus贴片在腹部壁缺陷修复中的应用

　　在人体腹壁修复领域，研究者们一直在探索如何设计一种能够模拟自然腹壁复杂结构和功能的生物材料。腹壁具有复杂的各向异性结构，这种结构赋予其在生理变形过程中保持生物力学完整性的重要功能。然而，目前市面上大多数临床使用的补片材料具有各向同性结构，无法满足腹壁各向异性需求，这可能影响组织整合和修复效果。本文提出了一种创新的超声响应性Janus补片（JPLCL/ZnO），该补片通过多通道静电纺丝和原位光固化技术，在纤维状各向异性补片（PLCL/ZnO）的顶部表面构建了聚（2-甲基丙烯酰氧乙基磷胆碱）（PMPC）涂层，从而实现了各向异性梯度的调控，使补片能够与腹壁组织的机械特性相匹配。

JPLCL/ZnO补片的设计灵感来源于腹壁的各向异性架构，其结构模仿了人体腹壁肌肉纤维的排列方式。通过调节纤维的取向，该补片实现了可调的各向异性比值（1-14），与腹壁的机械梯度（1-9）相匹配。这种各向异性结构不仅有助于维持组织的生物力学特性，还能够促进细胞的定向生长和组织再生。在超声刺激下，PLCL/ZnO补片能够将机械变形转化为局部的电信号，从而激活细胞的生物反应。PMPC涂层则有效防止了组织粘连，为腹壁修复提供了抗粘连的性能。

在实验研究中，研究者们通过多种技术手段验证了该补片的性能。在体外实验中，JPLCL/ZnO补片展现了良好的生物相容性和抗菌性能。通过细胞划痕实验和CCK-8细胞增殖检测，证明该补片能够促进成纤维细胞的迁移和增殖，这有助于组织的修复过程。此外，该补片还能够调控巨噬细胞的极化，诱导其向抗炎的M2型极化，这在组织修复过程中起到了关键作用。

在体内实验中，研究者们利用大鼠和猪的腹壁缺损模型评估了JPLCL/ZnO补片的性能。结果显示，JPLCL/ZnO补片在促进组织修复和防止粘连方面表现出色。特别是当补片的取向与腹壁的自然各向异性方向一致，并结合超声治疗时，其修复效果更为显著。在超声刺激下，补片能够产生局部的电信号，促进组织再生。同时，其结构设计能够有效防止组织粘连，这对于避免术后并发症具有重要意义。

此外，JPLCL/ZnO补片的机械性能在体内表现良好，其各向异性比值能够根据实际需求进行调整，以匹配不同区域的腹壁机械特性。通过扫描电子显微镜（SEM）等技术手段，研究者们观察到补片的纤维排列与自然腹壁肌肉纤维的排列相似，这种结构有助于模拟腹壁的生物力学特性。在超声刺激下，补片能够产生稳定的电信号，这表明其具备良好的生物响应能力。

在抗菌性能方面，JPLCL/ZnO补片在体外和体内实验中均表现出显著的抗菌效果。与对照组相比，该补片能够显著减少大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的菌落形成单位（CFU），并且在超声刺激下，其抗菌效果进一步增强。这表明，该补片不仅能够促进组织再生，还能够有效预防感染，提高术后安全性。

综上所述，JPLCL/ZnO补片在生物力学匹配、促进组织再生、防止组织粘连以及抗菌性能等方面均表现出色。通过多通道静电纺丝和原位光固化技术，研究者成功制备了一种具有超声响应性的各向异性补片，为腹壁缺损修复提供了一种新的解决方案。该补片不仅在体外实验中表现出良好的生物相容性和抗菌性能，而且在体内实验中也显示出优越的组织修复效果。这些结果表明，JPLCL/ZnO补片在腹壁缺损修复中具有广阔的应用前景。