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仿生SIS基生物復(fù)合材料，具有更好的生物降解性、抗菌活性和血管生成，用于腹壁修復(fù)

描述

小腸黏膜下層（SIS）是一種被廣泛關(guān)注的用于重建組織缺損的無細(xì)胞材料，但在腹壁修復(fù)過程中，由于降解快導(dǎo)致長(zhǎng)期力學(xué)性能差、細(xì)菌污染引起的感染以及術(shù)后新生血管不足而受到限制。

1. 簡(jiǎn)介

修復(fù)創(chuàng)傷引起的腹壁缺損、廣泛手術(shù)切除或疝氣仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)[1]。目前，合成或生物材料已被用作恢復(fù)腹壁完整性的網(wǎng)狀物。合成材料，如聚丙烯，成為腹壁修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理[2]。然而，它們的植入物剛性和不可吸收性與慢性炎癥組織反應(yīng)和高并發(fā)癥有關(guān)，包括感染、內(nèi)臟粘連、慢性疼痛、擠出和復(fù)發(fā)等[3，4]在這方面，由于具有出色的吸收性和生物相容性，生物材料顯示出優(yōu)于合成材料的優(yōu)勢(shì)[5].此外，生物材料已被證明在組織學(xué)和功能方面促進(jìn)組織的建設(shè)性重塑和再生。因此，生物材料在腹壁缺損的修復(fù)中越來越受到關(guān)注。

作為一種廣泛使用的生物材料，小腸黏膜下層（SIS）是一種天然存在的細(xì)胞外基質(zhì)（ECM），具有豐富的膠原蛋白，最終可以被新的位點(diǎn)特異性組織取代，稱為組織內(nèi)源性再生[6，7]。與交聯(lián)生物網(wǎng)或任何其他基于膠原蛋白的材料相比，SIS含有多種生長(zhǎng)因子，

2. 材料和方法

納米壓痕用于測(cè)量材料在生物力學(xué)環(huán)境下酶降解過程中的微觀剛度（微剛度）。根據(jù)先前報(bào)道的方法[[27]，[28]，[29]]，通過使用PIUMA納米壓痕儀（Optics11，荷蘭阿姆斯特丹）和半徑為38.5μm的球形探針進(jìn)行納米壓痕測(cè)試。將樣品粘在培養(yǎng)皿的底部，然后在室溫下浸沒在PBS溶液中。在測(cè)試過程中，納米壓痕保持在溶液表面以下。

3. 結(jié)果

為了進(jìn)一步了解SIS和CS/ES-SIS復(fù)合材料在生物力學(xué)環(huán)境下的降解機(jī)制，我們研究了材料在降解過程中的微觀力學(xué)性能。納米壓痕測(cè)量適用于研究材料的微剛度。如表1所示，CS/ES-SIS復(fù)合材料的微剛度最初低于SIS，表明與CS/ES納米纖維結(jié)合的SIS可以降低其剛度。然而，在暴露于膠原酶后，CS / ES-SIS復(fù)合材料在隨后的所有暴露期后表現(xiàn)出比SIS更高的微觀剛度。降解7 d后，SIS的微剛度僅保持8.82 ±0.42 kPa，而CS/ES-SIS復(fù)合材料的微剛度可保持64.5 ±2.98 kPa。

表 1.生物力學(xué)環(huán)境下不同降解時(shí)間下SIS和CS/ES-SIS復(fù)合材料的微剛度.

Optics11成立于2011年，是阿姆斯特丹自由大學(xué)(VU)的衍生組織。從那時(shí)起，這家初創(chuàng)公司的收入和員工持續(xù)增長(zhǎng)，成為荷蘭發(fā)展最快的公司之一，并具有國(guó)際影響力。Optics11 Life提供功能強(qiáng)大的新型納米壓痕儀，與傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品相比，使用方便、功能多樣、堅(jiān)固耐用。主要用于測(cè)量復(fù)雜、不規(guī)則的生物材料，如單細(xì)胞、組織、水凝膠和涂層的機(jī)械性能。

Piuma Nanoindenter

生物組織、軟物質(zhì)材料力學(xué)性能測(cè)試的新方法

Piuma是功能強(qiáng)大的臺(tái)式儀器，可探索水凝膠、生理組織和生物工程材料的微觀機(jī)械特性。表征尺度從宏觀直至細(xì)胞。專為分析測(cè)試軟材料而設(shè)計(jì)，測(cè)量復(fù)雜和不規(guī)則材料在生理?xiàng)l件下的力學(xué)性能。杭州軒轅科技有限公司

主要優(yōu)勢(shì)

● 內(nèi)置攝像鏡頭，方便實(shí)時(shí)觀察樣品臺(tái)

● 實(shí)時(shí)分析計(jì)算測(cè)量結(jié)果，原始數(shù)據(jù)并將以文本文件存儲(chǔ)，方便任何時(shí)候?qū)隓ataviewer軟件進(jìn)行復(fù)雜處理

● 探針經(jīng)過預(yù)先校準(zhǔn)，即插即用。對(duì)于時(shí)間敏感的樣品確保了快速測(cè)量

● 光纖干涉MEMS技術(shù)能夠以無損的方式測(cè)量即使是最軟的材料，并保證分辨率。同時(shí)探針可以重復(fù)使用Piuma軒轅納米壓痕儀Piuma軒轅納米壓痕儀

技術(shù)參數(shù)

Fiber-On-Top 探頭

新型光纖干涉式懸臂梁探頭，利用干涉儀來監(jiān)測(cè)懸臂梁形變。

相較于原子力顯微鏡或傳統(tǒng)納米壓痕儀

創(chuàng)新型光纖探頭，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)納米壓痕儀無法測(cè)試軟物質(zhì)的問題，也解決了AFM在力學(xué)測(cè)試中的波動(dòng)大，操作困難、制樣嚴(yán)苛等常見缺陷。

● 背景噪音低：激光干涉儀抗干擾強(qiáng)于AFM反射光路

● 制樣更簡(jiǎn)單：對(duì)樣品的粗糙度寬容度高于AFM

● 剛度選擇更準(zhǔn)確：平行懸臂梁結(jié)構(gòu)有利于準(zhǔn)確判別壓痕深度與壓電陶瓷位移比例關(guān)系，便于選擇合適剛度探頭來保證彈性形變關(guān)系的穩(wěn)定性，進(jìn)而獲得重復(fù)率更高、準(zhǔn)確性更好的數(shù)據(jù)

內(nèi)置分析軟件

● 借助功能強(qiáng)大而易于操作的軟件，用戶可以自由控制壓痕程序（載荷、位移等）。自動(dòng)處理曲線的流程，可以獲得數(shù)據(jù)和結(jié)果的快速分析

● 原始參數(shù)完整txt導(dǎo)出，便于后續(xù)復(fù)雜處理的需要

● 利用Hertz接觸模型從加載部分計(jì)算彈性模量，與常用的Oliver&Pharr方法相比，更為適合生物組織和軟物質(zhì)材料特性

視頻介紹

近期文獻(xiàn)