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肩袖撕裂术后腱骨愈合不良、再撕裂率高。研究人员开展 Janus 不对称压电胶粘剂促进腱骨愈合的研究。结果显示，该胶粘剂能调节炎症、促进血管生成和纤维软骨再生，提升腱骨界面力学强度，为临床治疗提供新策略。
肩袖撕裂是常见的肌肉骨骼疾病，会导致肩部疼痛和功能受损。目前，关节镜下肩袖修复（RCR）是保守治疗无效患者的首选干预措施，但术后再撕裂率高达 20%-94%。这主要是因为腱骨界面形成瘢痕组织，替代了天然的纤维软骨结构，使机械性能降低约 50% ，同时也与术后免疫微环境和腱骨界面血供不足等因素密切相关。因此，实现腱骨界面纤维软骨层的高质量重建对促进腱骨愈合、降低肩袖手术后再撕裂率至关重要。
近年来，组织工程技术虽被视为促进肩袖等组织修复的有前景的策略，但涉及干细胞和生物活性物质疗法的研究存在生物安全性、免疫原性和高成本等问题。相比之下，以电刺激和磁刺激为代表的可控物理刺激风险较低，更有利于临床转化。压电材料在机械应力（负载或超声）作用下能产生电能，是解决上述挑战的理想候选材料，在组织再生领域展现出潜在应用价值。然而，压电材料的选择存在局限性，如部分材料含有有害物质、不可降解或长期生物安全性有待验证。聚（L - 乳酸）（PLLA）作为可降解压电材料的代表，具有优良的生物安全性，已广泛用于制备 FDA 批准的生物支架。
为了探索促进腱骨愈合的新方法，上海交通大学医学院附属上海仁济医院等机构的研究人员开发了一种新型 “三明治结构” 的 Janus 不对称压电胶粘剂（GAN/PLLA/GM，简称 N/P/M），并对其在腱骨愈合中的作用及机制展开研究。该研究成果发表在《Bioactive Materials》上。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：通过静电纺丝技术制备取向 PLLA 电纺纳米纤维膜，并在此基础上制备 N/P/M Janus 胶粘剂膜；利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅里叶变换红外显微镜成像光谱仪（FTIR）等对样品的形态和化学结构进行分析；采用 RNA 测序、蛋白质组学分析等多组学技术探究 N/P/M 调节炎症和影响腱骨愈合的分子机制；构建大鼠肩袖修复模型，结合组织学、免疫组化、免疫荧光分析以及 Micro-CT 分析和生物力学测试评估 N/P/M 的治疗效果。
合成与表征
通过 SEM、FTIR 等分析手段对 N/P/M Janus 胶粘剂膜进行表征。结果显示，GAN 和 GM 均呈多孔结构，PLLA 纳米纤维膜具有取向结构，与水凝胶整合后形成的复合结构改善了材料的机械性能和生物相容性。N/P/M 在 1MHz 频率的手持超声设备激发下能产生稳定的压电信号，且具有独特的 Janus 粘附效应，其 GAN 层粘附力强，GM 层不粘附，在复杂生物环境中也能保持稳定。此外，N/P/M 的机械性能与人体肩袖肌腱相似，具有良好的应用潜力。
超声诱导压电刺激调节巨噬细胞极化
通过 CCK-8 和活 / 死染色实验证实 N/P/M 具有良好的细胞相容性。免疫荧光、流式细胞术和 RT-qPCR 等实验表明，超声（1W/cm2）联合 N/P/M 干预能显著调节巨噬细胞极化，抑制 M1 型巨噬细胞相关标志物（CCR7、CD86、TNF-α、IL-6、IL-1β）的表达，促进 M2 型巨噬细胞相关标志物（Arg-1、CD206、IL-10、IL-1ra）的表达，且 1W/cm2超声驱动的 N/P/M 调节效果更显著。
超声诱导压电刺激调节人损伤肩袖标本中巨噬细胞极化
对人损伤肩袖样本进行免疫荧光双染色，发现 1W/cm2超声驱动的 N/P/M 能显著降低组织中诱导型一氧化氮合酶（iNOS）强度，增强 CD206 表达，表明其在体外和体内均具有优越的炎症调节能力。
超声诱导压电刺激通过 TRPV1/Ca2+/cAMP 途径抑制 M1 巨噬细胞极化
RNA 测序及后续分析表明，超声诱导的压电刺激可激活瞬时受体电位香草酸亚型 1（TRPV1），促进 Ca2+内流，进而激活 cAMP 信号通路，最终发挥抗炎作用。实验中，用 Fluo-4 AM 检测细胞内 Ca2+浓度，结果显示 N/P/M 在超声作用下能显著促进 Ca2+内流，且该过程与 TRPV1 激活密切相关。同时，检测 cAMP 信号通路相关蛋白表达发现，超声联合 N/P/M 可显著上调 p-PKA 和 p-CREB 表达，而使用 TRPV1 拮抗剂 AMG9180 后，这种上调作用被显著抑制，炎症相关蛋白和基因表达也发生相应变化。
超声诱导压电刺激减轻 M1 巨噬细胞对 HUVEC 迁移和血管生成的抑制作用
免疫荧光、RT-qPCR、划痕实验、Transwell 实验和管形成实验等结果表明，N/P/M 在超声作用下虽对人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的血管生成相关蛋白和基因表达无显著直接影响，但能有效减轻 M1 巨噬细胞条件培养基对 HUVECs 迁移和血管生成能力的抑制作用，促进 VEGF 表达，增强 HUVECs 在炎症环境中的血管生成能力。
超声诱导压电刺激以时间依赖方式减轻腱骨界面炎症
建立大鼠 RCR 模型，术后动态评估炎症水平。免疫荧光染色结果显示，在术后第一周和第二周，超声联合 N/P/M 处理组中 M1 巨噬细胞标志物（CD86、TNF-α）表达持续降低，M2 巨噬细胞标志物（CD206、IL-10）表达持续升高，表明其能有效调节体内炎症微环境。
蛋白质组学分析：超声诱导压电刺激对腱骨界面的早期影响
对术后第一周的腱骨界面样本进行蛋白质组学分析，PCA 结果显示对照组和超声联合 N/P/M 处理组之间蛋白质表达存在显著差异。共鉴定出 273 个差异表达蛋白，GO 和 KEGG 分析表明这些蛋白主要与免疫反应、血管生成、钙离子通道活性、干细胞分化正调控等过程以及花生四烯酸（ArA）代谢、TNF-α 信号通路和 VEGF 信号通路等相关。免疫荧光染色验证发现，超声联合 N/P/M 处理组 COX-2 表达降低，VEGF 表达升高，进一步阐明了其体内抗炎和促血管生成的潜在机制。
超声诱导压电刺激促进腱骨界面修复
通过 H&E 染色、Picrosirius red 染色、Masson 三色染色、Safranin O-fast green 染色、免疫组化染色等评估腱骨愈合情况。结果显示，超声联合 N/P/M 处理组在术后 4 周和 8 周时，腱骨界面结构更有序，胶原成熟度更高，纤维软骨再生更明显，组织学评分更高，表明其能显著改善腱骨愈合质量、组织成熟度和胶原沉积。
超声诱导压电刺激促进血管和骨再生并增强生物力学强度
免疫荧光染色显示，超声联合 N/P/M 处理组在术后 4 周和 8 周时，α-SMA 和 VEGF 表达更高，微血管直径更大，表明其血管生成能力更强。Micro-CT 分析表明，该组新骨形成更多，骨隧道尺寸更小，骨体积分数（BV/TV）、骨小梁数量（Tb.N）增加，骨小梁厚度（Tb.th）增加，骨小梁分离度（Tb.sp）降低。生物力学测试显示，超声联合 N/P/M 处理组在术后 4 周和 8 周时，失败载荷、应力和刚度值均显著高于其他组，且术后 8 周时主要器官 H&E 染色未见明显不良反应，表明其生物安全性良好。
综上所述，本研究开发的 Janus 不对称压电胶粘剂在超声刺激下能产生电刺激效应，具有优越的抗炎作用，可通过激活巨噬细胞 TRPV1 通道，触发 cAMP 信号通路，抑制巨噬细胞向 M1 型极化，减轻炎症环境对 HUVECs 血管生成的抑制作用。早期蛋白质组学分析揭示了其促进腱骨愈合的潜在机制，即下调炎症信号通路，上调 VEGF 信号通路。该压电胶粘剂最终增强了腱骨界面的组织学修复和生物力学强度，为肩袖愈合的临床治疗提供了一种简单、可行且有前景的组织工程平台，具有重要的临床应用价值。未来研究可进一步探究其对与腱骨愈合相关干细胞的潜在影响及机制，优化其在肩袖修复及组织再生中的应用效果。
