英国曼彻斯特大学SarahHCar

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研究背景

屈肌腱损伤恢复不良可能导致疼痛和残疾，进而严重影响个人的整体手功能。目前，屈肌腱损伤治疗的金标准是基于强有力的缝合修复方法和早期积极的手部治疗。尽管肌腱修补术和移位术可以使切断的肌腱重新连接起来，促进组织愈合，但大约28%的病例因粘连而导致手部功能恢复较差。屈肌腱损伤会导致滑膜破裂，在生理条件下，滑膜的主要功能是形成保护膜，最大限度地减少摩擦力，并润滑十字运动与骨骼或纤维组织的接触。为了发挥其功能，滑膜鞘的顶层起着生物屏障的作用，而内层则分泌滑液，这是富含透明质酸（HA）的一个重要的外在营养来源。HA是由分布于滑膜鞘中的B型滑膜细胞产生，在保证肌腱整体滑动的同时，对损伤肌腱的肌腱内愈合过程起着促进营养的作用。因此，SarahH.Cartmell团队通过将载有滑膜细胞的自组装多肽水凝胶与聚己内酯（PCL）电纺纤维膜复合，设计制备了仿生双层生物膜。

工作简介

SarahH.Cartmell团队开发一种仿生双层生物膜，包裹在损伤的肌腱周围，预防术后粘连，恢复肌腱功能，支持滑膜修复。外侧的PCL电纺纳米纤维膜可以作为物理屏障防止成纤维细胞的渗透，预防粘连的发生，同时提供生机械稳定性。内侧则使用英国曼彻斯特生物凝胶公司生产的商用自组装多肽水凝胶（Alpha4SAPH）为基础的水凝胶层与肌腱表面接触，可以在肌腱愈合的早期阶段促进肌腱的灵活运动。同时也为水凝胶内包裹的B型滑膜细胞创造一个类似细胞外基质（ECM）的环境。后者有望分泌HA，为膜提供生物活性，以达到长期润滑的目的。这是Alpha4SAPH首次被用作滑膜细胞培养的3D支架。在这种方法中，将滑膜细胞水凝胶的引入为生物膜提供了独特附加值。

图文导读

图1预防术后肌腱粘连的双层生物膜作用机理示意图

图2PCL电纺纤维膜的力学和形态表征

图3成纤维细胞通过PCL静电纺丝网迁移的评价

图4Alpha4SAPH的形态学特征

图5无细胞Alpha4SAPH的振荡剪切流变

图6膜的润滑性能评估

图7HIG-82滑膜细胞包裹于Alpha4SAPH中的细胞活性

图8载HIG-82滑膜细胞Alpha4SAPH与无细胞Alpha4SAPH和人类滑膜组织28天后的组织学评估对照

图9载HIG-82滑膜细胞Alpha4SAPH在培养28天后的振荡剪切流变学

结论

SarahH.Cartmell团队设计制备的包裹肌腱的双层仿生防粘膜，为目前非细胞非仿生抗粘连屏障的快速降解、短期疗效和滑膜鞘再生不良等问题提供了一种概念性验证。该双层仿生防粘连膜，由PCL静电纺纳米纤维膜和Alpha4SAPH组成。实验证明，PCL层对形成粘连的成纤维细胞起到了物理屏障的作用，以预防术后腱鞘的粘连。在纤维膜上叠加的水凝胶层，使得肌腱的耐摩性能可与天然滑膜的耐摩性能相媲美，表明防粘连膜植入后肌腱可以灵活运动。此外，B型滑膜细胞的引入允许产生一种新的基质，它可以补偿水凝胶相的降解，并积极地促进滑膜鞘的修复。滑膜细胞长期分泌内源性透明质酸具有长期改善肌腱功能的潜力。因此，这种细胞-水凝胶-纤维复合材料具有巨大的临床应用潜力。

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