麻省理工學院趙選賀教授團隊（吳晶晶博士為第一作者）在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Adhesive anti-fibrotic interfaces on diverse organs 的研究論文。
該研究開發(fā)了一種水凝膠黏合劑，將其作為涂層可將醫(yī)療植入設(shè)備與周圍組織黏合在一起，防止免疫系統(tǒng)攻擊，從而防止醫(yī)療植入設(shè)備在周圍組織形成纖維化疤痕，進而延長此類設(shè)備的使用壽命。這項研究為長期抗纖維化植入物-組織界面提供了一種有前途的策略，并為未來的研究提供了有關(guān)植入物-組織相互作用的寶貴見解。
論文通訊作者趙選賀教授表示，許多研究團隊和公司的夢想是將某種醫(yī)療裝置植入體內(nèi)后在長期時間里身體不察覺到它的存在，從而長期提供治療或診斷功能。現(xiàn)在我們開發(fā)了一種“隱身衣”，而且它的應用范圍很廣，它不需要藥物，也不需要特殊的聚合物。
在這項研究中，趙選賀團隊使用的是一種由交聯(lián)聚合物制成的水凝膠，這與他們之前開發(fā)的一種用于快速修復胃腸道傷口的水凝膠膠帶類似。研究團隊發(fā)現(xiàn)，其他類型的水凝膠也可以防止纖維化，這種方法不僅可以用于起搏器，還可以用于保護傳感器或遞送藥物或細胞療法的設(shè)備。
近年來，趙選賀實驗室開發(fā)了多種醫(yī)療應用的黏合劑，包括可用于縫合傷口或內(nèi)部損傷的雙面膠和單面膠。這些包含吸水材料聚丙烯酸的黏合劑通過快速吸收濕組織中的水分來發(fā)揮作用，一旦水分被清除，嵌入聚丙烯酸中的化學基團——NHS酯與組織表面的蛋白質(zhì)形成牢固的結(jié)合，這一過程僅需5秒鐘。
幾年前，趙選賀實驗室研究這種水凝膠是否也能幫助固定醫(yī)療植入物并防止纖維化發(fā)生。為了測試這一想法，研究團隊將聚氨酯設(shè)備上涂上這種水凝膠，并將其植入大鼠的腹壁、結(jié)腸、胃、肺或心臟。幾周后，他們?nèi)〕隽搜b置，發(fā)現(xiàn)沒有出現(xiàn)纖維化疤痕組織。其他動物模型的測試也顯示了同樣的結(jié)果，凡是植入了具有水凝膠涂層的設(shè)備之處，在長達三個月的時間內(nèi)都沒有發(fā)生纖維化。
研究團隊利用RNA測序和熒光成像技術(shù)分析了植入設(shè)備后的免疫反應，發(fā)現(xiàn)當帶有水凝膠涂層的設(shè)備首次植入時，中性粒細胞等免疫細胞開始侵入該區(qū)域，但這些攻擊很快被遏制，在任何纖維化疤痕組織形成之前就消失了。
對于這些植入設(shè)備來說，由于它是一種異物，所以會產(chǎn)生急性炎癥反應，但這種炎癥反應會很快消退，也就不會有纖維化疤痕組織形成。
這種水凝膠的一種潛在應用可能是作為心外膜起搏器的涂層，接觸心臟的導線往往會纖維化，但研究團隊發(fā)現(xiàn)，當他們在大鼠體內(nèi)植入涂有這種水凝膠的導線時，這些導線至少可以保持功能三個月，并且沒有形成纖維化疤痕組織。
此外，研究團隊還在植入設(shè)備上涂上水凝膠黏合劑，然后將其浸泡在一種溶液中以去除其黏合性能，但保持其整體化學結(jié)構(gòu)不變。在植入體內(nèi)并固定住，出現(xiàn)了纖維化疤痕，這表明這種水凝膠黏合劑與組織之間的機械相互作用可能阻止了免疫系統(tǒng)的攻擊。
趙選賀教授表示，以往的免疫學研究主要集中在化學和生物化學方面，但機械學和物理學也可能扮演著同等重要的角色，我們應該關(guān)注免疫反應中的機械和物理線索，實驗室正計劃進一步研究這些機械線索如何影響免疫系統(tǒng)。
論文第一作者吳晶晶博士表示，這項研究找到了一種非常通用的策略，不僅適用于一種動物模型、一種器官或一種應用，在所有這些動物模型中都獲得了一致、可重復的結(jié)果，而沒有觀察到明顯的纖維化。