背景:基于医工结合理念和中医药治疗的优势,将中药有效活性成分单体负载于组织工程材料构建新型复合材料在损伤局部递送药物,是修复脊髓损伤的研究热点,有望成为解决这一难题的有效手段.目的:观察携川芎嗪超分子导电水凝胶修复大鼠脊髓损伤的效果.方法:制备携川芎嗪超分子导电水凝胶,表征其微观结构、电导率、流变性、溶胀率及体外缓释性能.采用随机数字表法将45只SD大鼠分为3组,每组15只:假手术组不损伤脊髓,模型组建立脊髓损伤模型,水凝胶组建立脊髓损伤模型后向脊髓损伤区域注射携川芎嗪超分子导电水凝胶.造模前及造模后1,7,14,21,28 d,采用BBB评分评估大鼠后肢运动功能恢复情况;造模后28 d取损伤处脊髓组织,分别进行苏木精-伊红染色、免疫组化染色及Western blot检测.结果与结论:①扫描电镜下可见,携川芎嗪超分子导电水凝胶呈现出三维微米尺度的多孔网络结构,具有较高的孔隙率,孔径约为100 μm;该水凝胶的电导率为7.66 S/m、溶胀率为3 764.42%,具备一定的力学稳定性能,同时具有可注射性;体外缓释实验显示,携川芎嗪超分子导电水凝胶可持续释放川芎嗪达800 h以上,且随着时间延长,药物累计释放量呈上升趋势.②随着造模时间的延长,模型组、导电水凝胶组大鼠后肢运动功能逐渐恢复,水凝胶组造模后14,21,28 d的后肢运动功能优于模型组(P<0.05).苏木精-伊红染色显示,模型组脊髓组织出现空洞,残端可见大量炎性细胞浸润;水凝胶组脊髓损伤区可见部分炎性细胞浸润,损伤区域空洞面积缩小,交接区出现神经元细胞,组织排列较为整齐.免疫组化染色及Western blot检测显示,水凝胶组大鼠脊髓组织中肿瘤坏死因子α、白细胞介素6蛋白表达低于模型组(P<0.05),神经元核抗原蛋白表达高于模型组(P<0.05).③结果显示,携川芎嗪超分子导电水凝胶可促进损伤脊髓组织的修复.

背景:导电生物材料被认为是传输心肌修复电信号的潜在候选者,将基于细胞或无细胞的策略与导电生物材料相结合以补充心肌细胞和/或恢复电信号通路,成为一种有前途的心脏修复方法.目的:评估聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶对心肌缺血-再灌注损伤大鼠心功能的改善作用.方法:采用化学氧化聚合法制备聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶,表征水凝胶的微观形貌、生物相容性与导电性.取30只成年SD大鼠,利用夹闭心脏左前降支后再松解的方法建立心肌缺血-再灌注损伤模型,造模21 d后,采用随机数字表法将大鼠分为3组:空白组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射生理盐水,普通水凝胶组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射壳聚糖水凝胶,导电水凝胶组向左心室梗死区及梗死边缘区内注射聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶,每组10只.设置造模后对应的时间点,分别进行心脏机械功能(超声心动图、压力-体积分析)、心脏电生理(心电图、程序性电刺激、光学映射技术、微电极阵列技术评估、八导联心电图、瘢痕区电阻率)及心脏组织学检测.结果与结论:①导电复合水凝胶表面存在大量孔隙,导电率为(3.19±0.03)×10-3 mS/cm,与平滑肌细胞共培养具有良好的生物相容性.②造模后105 d的超声心动图与压力-体积分析检测显示,与空白组、普通水凝胶组比较,导电复合水凝胶可明显改善心肌缺血-再灌注损伤大鼠心脏的收缩功能.造模后105 d的心电图、程序性电刺激、光学映射技术、微电极阵列技术评估、八导联心电图、瘢痕区电阻率检查结果显示,与空白组、普通水凝胶组比较,导电复合水凝胶可明显改善心肌缺血-再灌注损伤大鼠心脏的电传导功能,降低心律失常的发生.造模后105 d的心脏组织Masson染色显示,3组大鼠心肌梗死区均出现不同程度的纤维化,与生理盐水组和普通水凝胶组相比,导电水凝胶组梗死区正常心肌组织较多、纤维化程度较小.③结果表明,聚吡咯-壳聚糖导电复合水凝胶可能通过提高梗死瘢痕区组织电传导速度、增加瘢痕厚度、增强心脏同步收缩、减少受损组织来促进缺血-再灌注损伤后梗死心肌的修复.

目的 探讨可注射导电水凝胶聚吡咯-壳聚糖(Polypyrrole-Chitosan,PPY-CHI)对慢性心肌梗死后心脏功能长期改善的有效性及机制.方法 通过将聚吡咯嫁接到壳聚糖(Chitosan,CHI)骨架上,合成导电复合物PPY-CHI.在体内,采用大鼠慢性心肌梗死模型,将梗后SD雌性大鼠随机分为3组(PPY-CHI、CHI及Saline组,n = 5).4周后,分别在心肌梗死区及周边植入PPY-CHI.用超声、马松染色、免疫荧光和心肌电阻率评估心功能长期改善情况.结果 移植生物材料22周后,体内评估发现,与注射CHI和Saline相比,心肌内注射PPY-CHI具有更低的组织电阻,毛细血管密度大大增加,瘢痕区心室壁厚度显著增加,LVFS较梗后增加(10.6±0.55)%.结论 心肌内注射PPY-CHI促进血管生成,降低瘢痕区组织电阻和抑制心室重塑,加强慢性心肌梗死后心功能的恢复.

背景:近年来,可注射水凝胶在治疗严重脊髓损伤方面有很大的应用前景和独特的治疗可塑性.目的:综述可注射水凝胶材料在脊髓损伤中的研究进展.方法:检索PubMed、Web of Science、Embase、中国知网、万方、维普、中国生物医学文献数据库等数据库,中文检索词为"脊髓损伤、脊柱骨折、可注射水凝胶"等,英文检索词为"Spinal Cord Trauma、Myelopathy、Traumatic、Injuries、Spinal Cord、Spinal Cord Injury、Spinal Cord Transection、Spinal Cord Laceration、Post-Traumatic Myelopathy、Spinal Cord Contusion、injectable Hydrogel"等.筛选可注射水凝胶治疗脊髓损伤的相关研究.结果 与结论:在动物及细胞实验中,可注射水凝胶具有修复脊髓损伤的效果.可注射水凝胶具有创伤小、能够贴合不规则缺损的特性;具有导电性和温敏性能的可注射水凝胶,在理化特性方面对脊髓损伤具有较好的修复功能;搭载干细胞或神经营养因子的可注射水凝胶,有利于神经再生和脊髓损伤局部微环境的修复.可注射复合水凝胶材料具有临床应用前景.

水凝胶在心脏起搏传导中的应用近年来进展迅速.一是可诱导心肌细胞的自发活性,使其具有起搏特性;二是优化电子起搏器心肌-电极界面,通过抗炎、抗纤维化、抗传导阻滞作用提高起搏效率;三是作为起搏细胞的支架和载体,在构建起搏组织中发挥作用.水凝胶应用于生物传导的形式,则主要是将导电介质引入到水凝胶中制备成导电水凝胶,然后利用其导电性、降解吸收性、生物相容性及力学性能,直接注射或者负载功能性细胞后注射入心脏,以达到治疗恢复传导阻滞的目的.总的来说,水凝胶介导的生物起搏和传导,已展现出较大的应用潜力,将来有望成为心律失常疾病治疗的理想解决方案.