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                                     FJG粉末设计和内镜递送示意图。

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粉末在内窥镜辅助下的微创手术中递送的标准流程示意图及临床前猪的手术演示图。论文作者供图

医学临床手术后粘连几乎是所有外科手术的后遗症之一，通常是指由伤口血栓、间皮损伤或异物(如纱布)引起的器官与周围组织之间的异常纤维化连接。术后粘连几乎可以发生在身体的任何部位，并可能导致如肠梗阻、运动受限等多种风险。因此，临床上对防粘连屏障的需求越来越大。

而理想的防粘连屏障应具有良好的粘弹性以满足具有不同运动模态器官的生理活动需求，如动态收缩的心脏，蠕动的肠，准静态的肝脏等。此外，屏障还应具有不对称黏性，也被称作Janus性，以保证黏性面牢固附着于组织表面，而非黏性面与周围组织游离，从而起到防粘连效果。最后，屏障材料应该可以在内窥镜引导下经导管递送到组织表面，以满足日益增长的微创手术需求。西安交通大学第一附属医院教授吕毅介绍，“但是，目前尚没有合适的防粘连屏障可以同时兼顾材料粘弹性、Janus组织黏附性与微创递送。”

针对上述问题，西安交通大学生命科学与技术学院仿生工程与生物力学研究所（BEBC）依托西安交大“大医科＋强工科”模式，充分利用交大多学科交叉和理工医融合的优势,与西安交通大学一附院吕毅教授团队合作，在“外科梦工厂”平台支持下，基于力学、材料学、外科学等多学科交叉，开发了一种快速凝胶化的粉末（FJG粉末），可以在内窥镜引导下通过导管递送，并在组织表面原位形成粘弹性Janus水凝胶屏障。粘弹性的FJG水凝胶可以防止多种器官（心、肝、肠）的术后粘连，并在临床前转化的大动物实验中验证了其在微创手术中的可行性及有效性。

该工作近日以“可用于内镜手术下的快速成胶的双面粉末用于防止术后黏连”为题在美国《国家科学院院报》（PNAS）上在线发表。

据该论文相关作者介绍，据该工作构建了一种可以快速吸水并凝胶化的水凝胶前体粉末，使用分层水合的策略，实现了在组织原位形成Janus水凝胶层。首先利用甲基丙烯酰化修饰破坏了大分子多糖的分子间作用，从而提高了大分子多糖的吸水能力；同时利用硼酸酯键的快速动态加成，使粉末在水合后快速凝胶化。在递送到组织表面后，FJG粉末会快速吸收组织表面水分并形成牢固黏附的水凝胶，进而利用阳离子壳寡糖溶液将上层粉末水合并使上层水凝胶表面阳离子化，以获得上表面不具有黏性的Janus水凝胶。所形成的粘弹性FJG水凝胶可以适应于不同的器官运动，并具有适当的在体降解速率，可以有效预防大鼠心脏、肝脏、肠等多器官的术后粘连。此外，为了推动FJG粉末的临床转化，他们还开发了气体辅助的粉末递送装置，该装置可以在内窥镜辅助下，将FJG粉末均匀地递送到目标组织表面。同时，在临床前猪的肝脏粘连模型进一步证明了FJG水凝胶预防术后粘连的效果。

据了解，西安交通大学仿生工程与生物力学研究所（BEBC）围绕“科学研究-技术研发-工程应用-临床推广”的学术思想和“临床问题（BED）-实验室研究（BENCH）-临床应用（BED）”的研究思路，在力学微环境领域开展了从组织到细胞和分子尺度的多尺度生物热-力-电耦合学等基础和应用研究，为阐明重大疾病的发病机理和临床诊疗提供有效的理论指导和技术方案。

相关论文信息：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2219024120