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水合润滑静电纺纤维膜抑制细胞粘附|上海交大医学院附属瑞金医院邓廉夫、崔文国与清华大学张洪玉团队新进展

作者: Research编辑部

时间: 2020-05-22 16:00

近日,上海交大医学院附属瑞金医院邓廉夫教授、崔文国教授与清华大学张洪玉副研究员合作开发出了一步法接枝聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的水合润滑增强的高润滑电纺纤维膜。材料表征及体内外实验均表明该高润滑电纺膜能显著抑制细胞粘附、增殖,实现良好的组织粘连预防目的。相关成果以 “Hydration-Enhanced Lubricating Electrospun Nanofibrous Membranes Prevent Tissue Adhesion”为题发表在Research上。

(本文经授权转载自“Research科学研究”微信公众号)

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论文地址:

https://spj.sciencemag.org/research/2020/4907185/

研究内容

静电纺丝是制造功能性纳米纤维的一项强大技术,可通过优化其物料组成、表面改性等手段,开发出具有独特性能的电纺纳米纤维膜。在生物医学应用中,经常通过调整纳米纤维的表面性能(例如,纤维定向排列)来实现特定的细胞粘附和促进组织修复。但是在某些情况下,预防细胞粘附反而是我们需要的,例如治疗肌腱等组织粘连时。通过负载活性药物构建出的电纺纤维膜,虽然有良好的抗细胞粘附能力,但药物潜在的副作用往往会限制其进一步的应用。因此,开发出不含任何药物成分的的抗细胞粘附电纺纳米纤维具有广阔的应用前景。

受人体关节软骨基质中的透明质酸、蛋白聚糖、润滑素等生物大分子与磷脂相互作用形成的表面水合润滑层启发,上海交大医学院附属瑞金医院邓廉夫教授、崔文国教授与清华大学张洪玉副研究员课题组合成了一步法接枝聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱的电纺PCL纤维膜,形成具有高润滑效果的防粘连生物材料。受水合作用的影响,在PCL纤维膜表面的聚合物会形成一层水化层,在无需负载任何药物的前提下,达到显著提高纤维膜表面预防组织粘连的效果。

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图1  高润滑电纺膜的制备示意图及相关表征

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图2  电纺膜SEM图及动物实验组织学染色结果

摩擦学实验结果表明:

这种高润滑纳米纤维膜具有改善润滑和减少摩擦的功能;

体外、体内实验结果表明:

该电纺纤维膜能够显著抑制细胞粘附与增殖,有效抑制肌腱组织的粘连。

综上所述,这种高润滑电纺纤维膜兼具改善润滑和组织粘连的作用,是一种潜在的预防组织粘连的生物材料。

作者简介

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崔文国教授,上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所博士生导师。主要基于转化生物医用材料,从事骨、关节等组织修复重建的研究。以第一/通讯作者发表SCI论文110多篇,专利40多项,引用5500多次,H指数38。任Mater Sci. Eng.:BMC Mater 副主编,担任多本期刊的编委和客座主编。曾获国家级青年人才计划、主持国家自然科学基金重点项目等课题,参与获得上海市科技进步一等奖、教育部科学研究成果一等奖、二等奖等多次。任中华医学会骨科基础青年委员、生物医学工程学会青年委员等。(欢迎致力于组织修复重建的生物、材料、药剂、化学等各交叉专业博士后加盟该团队)

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邓廉夫教授,上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所所长,长期致力于低氧诱导因子1-α(HIF-1α)信号通路对血管化和骨发生发育调控作用的研究。担任10余本学术期刊的常务副主编、副总编辑、常务编委、编委等。发表SCI等期刊论文200多篇,主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等系列课题;以第一完成人等曾获上海市科技进步三等奖1项,上海市医学科技奖一、二等奖各1项,中华医学科技奖1项。目前担任中华医学会骨科学会基础学组名誉组长,中国老年学和老年医学学会骨质疏松分会副会长,全国骨质疏松防治联盟副理事长,中国中西医结合学会骨伤专业委员会常务委员,骨质疏松工作委员会主任委员等多项学术兼职。(欢迎骨科、生物等相关专业博士后加盟该团队。)

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张洪玉副研究员,清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室,从事生物摩擦学与仿生润滑研究,设计并研发了多种生物医用润滑材料与技术,承担国家自然科学基金等项目10余项,以第一或通讯作者在Adv. Funct. Mater., Biomaterials, Research, Nanoscale, Chem. Commun.等期刊发表SCI收录论文40余篇,以第一发明人申请发明专利10余件,参与撰写《机械工程学科发展报告2014-2015:摩擦学》、《骨科植入物工程学》等中英文专著4本,担任JWKJW生物及交叉技术领域先进仿生系统专家组助理、摩擦学国家重点实验室秘书等职务。

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