摘要

2018年4月份，浙江大学欧阳宏伟教授团队在《ACS Biomaterials Science＆Engineering》上发表了一篇名为“Promotion of Hernia Repair with High-Strength, Flexible, and Bioresorbable Silk Fibroin Mesh in a Large Abdominal Hernia Model“的文章。文章开发了一种用于疝修补术的丝素蛋白补片。

研究内容

由于合成手术补片机械强度不足、不可吸收和植入物刚性，在腹外疝修补术中易形成慢性炎性反应和粘连等并发症的情况。在这项研究中，通过针织工艺和生物化学操作，开发了一种天然衍生的、高强度、柔性和可生物吸收的丝素蛋白补片。通过对不同表面涂层方式(热处理或化学处理)和12种不同针织花型的试制，优化了网片的力学性能。我们的丝素蛋白补片显示出足够的拉伸强度(纵向67.83 N ,垂向62.44 N)，可以提供腹壁疝修补所需的高机械强度( 16 N )。与常用的商业不可吸收和可吸收合成补片相比，所开发的丝素蛋白补片具有其他补片无法比拟的优势，包括较低的伸长率(纵向47.14 % ,纵向67.15 % , p < 0.001)、较低的刚度(低10 - 1000倍, p < 0.001)和较低的各向异性行为( λ = 0.32 , p < 0.001)。

在大鼠大型腹外疝修补术模型中，与对照补片相比，我们的补片促进了有效的疝修补，慢性炎症从术后15到60天逐渐减少，粘连形成率和评分也较低。与人工合成补片相比，丝素蛋白补片处理的修复组织中胶原沉积更丰富、更有组织性，新生血管更明显。此外，丝素蛋白网片在植入后被生物吸收，逐渐将承重责任转移到修复的宿主组织。其各向同性的架构有利于操作期间的易用性。总之，我们的研究结果表明，使用针织丝素蛋白补片为大型腹外疝修补提供了一种安全有效的替代解决方案，因为它克服了与合成补片相关的普遍限制。

图1 ( A )丝素蛋白网片和丝素蛋白溶液的制备过程示意图。( B )丝素蛋白涂层法制备丝素蛋白增强网的工艺示意图。采用热处理( 60℃)和化学处理(饱和NaCl )。丝素网被设置为绷紧或放松配置，并采用不同的处理时间。评价不同涂层方法制备的丝素蛋白补片和丝素蛋白增强补片的( C )质量、( D )拉伸强度和( E )缝线拔出强度。SF、丝素蛋白。* p < 0.05，* * p < 0.01，和* * * p < 0.001。ns =差异无统计学意义。

图2 图中给出了12种不同编织方式的丝素网眼的大体形貌( insets )和显微图像。标尺杆= 500 μ m。( B )从每种针织物的20个独立孔隙中计算出不同针织物图案的孔隙大小。评估了不同图案的机械性能，包括( C )纵向拉伸强度，( D )纵向延伸率，( E )纵向和垂直方向的缝合线拔出强度，( F )纵向撕裂强度。* * p < 0.01和* * * p < 0.001。

图3 ( A )普罗纶(聚丙烯长丝和短纤维)、超普轻量型补片和丝素网的大体形态。标尺杆= 1 mm。( B ) L929成纤维细胞在3种不同网格上培养4 d后的荧光显微图像。细胞核为蓝色( DAPI )，F - actin为绿色( ( 488标记的鬼笔环肽) )。标尺杆= 50 μ m。( C )从每组20个独立的孔隙中计算出不同网格的孔隙大小。( D )各组厚度。( E )各组密度。在横向和纵向两个方向上评估不同补片的机械性能，包括( F )拉伸强度，( G )缝合线拔出强度，( H )撕裂阻力，( I )延伸率，( J )弯曲刚度和( K )弯曲模量。* p < 0.05，* * p < 0.01和* * * p < 0.01，* * * * p <0.001。

图4 ( A )通过切除包括筋膜、肌肉和腹膜在内的整个组织，在大鼠腹壁上制造1.5 × 2.5 cm2的巨大全层腹壁疝缺损。( B )然后用普罗纶(聚丙烯长丝和短纤维)、超普轻量型补片和丝素蛋白补片处理。(三)术后15、30、60天对普罗纶(聚丙烯长丝和短纤维)、超普轻量型补片和丝素网片上代表性修复部位和粘连部位进行拍照。( D )各组黏附形成率。( E )各组粘连评分( 0 ~ 4分)，* p < 0.05，* * p < 0.01，* * * p < 0.001。

图5 ( A )术后15、30、60 d，普罗纶(聚丙烯长丝和短纤维)、超普轻量型补片及丝素网片修补腹外疝缺损的HE染色。标尺杆= 50 μ m。M =网状，箭头=多核巨细胞，箭头=血管。( B )各组炎症评分( 0 ~ 4分)。( C )各组修复组织中血管的定量。( D ) HPF Masson三色染色图像显示丝素网处理的缺损中的小动脉和小静脉。Scale bar = 50 μ m。* p < 0.05，* * p < 0.01，和* * * p < 0.001。

图6 (一)普罗纶(聚丙烯长丝和短纤维)、超普轻量型补片和丝素蛋白补片修补腹壁疝缺损术后15、30、60天的Masson ' s三色染色。标尺杆= 500 μ m。M =网孔，C =胶原蛋白。( B )各组胶原组织评分( 0 ~ 3分)。( C )各组胶原含量评分( 0-3 )。* p < 0.05和* * p < 0.01。

图7 ( A )普罗纶(聚丙烯长丝和短纤维)、超普轻量型补片和丝素蛋白补片修补腹壁疝缺损后15、30、60天的抗张强度。( B )植入后第15、30、60天丝素网的平均纤维横截面积。( C )由于支架降解和胶原沉积，从丝素网到自然修复组织的载荷转移示意图。该图来源于修复组织的拉伸强度的变化和丝素网横截面积的减小。

结论

综上所述，我们的研究通过结合针织工艺和生物化学，开发了一种天然来源的、高强度、柔性和可生物吸收的丝素蛋白补片，用于大型腹壁疝修补。由于其丝素蛋白生物材料来源、丝素蛋白表面涂层和独特的经编结构，我们的网膜表现出足够的机械强度、高柔韧性、优异的生物相容性和适当的生物吸收。同时，该补片支持有效的组织长入，最大限度地减少粘连形成，减少慢性异物反应，并逐渐将承重责任转移到修复的宿主组织，以促进巨大腹外疝缺损的修复。其各向同性的架构有利于操作期间的易用性。本研究中开发的丝素蛋白补片显示了克服当前合成补片相关缺陷的潜力，从而为未来腹壁疝缺损的治疗提供了一种有前途的替代方案。

原文链接：

http://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.7b00666