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針對這一問題，北京航空航天大學(xué)常凌乾聯(lián)合團隊設(shè)計了一種完全可降解的植入式生物電子網(wǎng)片，稱為陰道植入式電刺激干細胞網(wǎng)片（VECM）。可加速受損盆腔組織的修復(fù)，且功能完成后，VECM 完全降解，防止植入部位的異物反應(yīng)，減少盆腔炎癥。相關(guān)成果以“Galvanic cell-stimulated mesenchymal stem cell mesh for enhanced pelvic organ prolapse treatment”為題，發(fā)表在《Advanced Healthcare Materials》上。

論文共同通訊作者包括甘肅省婦幼保健院劉青教授、甘肅省腫瘤醫(yī)院蘇海翔院長。論文第一作者包括北航博士生肖傲、甘肅省婦幼保健院王劍博士、首都醫(yī)科大學(xué)附屬友誼醫(yī)院眼科陳曦博士、北航博士生吳晗、蔣欣然。

VECM由頂層的原電池膜和底層的干細胞負載水凝膠組成（圖 1a）。原電池膜由旋涂的聚（L-乳酸）-聚（三亞甲基碳酸酯）（PLLA-PTMC）基板和濺射沉積鋅 （Zn） 和鉬 （Mo） 薄膜電極組成。底部水凝膠是生物相容性甲基丙烯酸化明膠 （GelMA） 和甲基丙烯酸透明質(zhì)酸 （HAMA） 的混合物，負載人臍帶間充質(zhì)干細胞 （MSC）。原電池膜在使用前立即粘附在水凝膠上以形成 VECM（圖 1b（i））。液體水凝膠在固定模具中用紫外線固化，將水凝膠鏈互連（圖 1b（ii）），形成用于活細胞的支撐水凝膠。VECM 在卵巢切除術(shù)后植入患有 POP 的雌性大鼠的陰道中（圖 1c），它的作用是修復(fù)虛弱的盆底肌肉并增強大鼠陰道的子宮收縮（圖 1d）。最終，它最大限度地提高了盆底肌肉細胞的承載能力，減少了陰道炎癥，降低了感染的風(fēng)險（圖 1e）。

圖1.VECM器件治療POP：a）VECM 裝置的組成由原電池膜和載有 MSC 的復(fù)合水凝膠組成。b）（i）VECM 的結(jié)構(gòu)和排列。（ii）復(fù)合水凝膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在紫外線照射下形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。c）雌性大鼠在卵巢切除術(shù)后出現(xiàn) POP，伴有子宮脫垂和盆底肌肉松弛。d）將 VECM 植入陰道并縫合。e）用 VECM 治療后子宮和盆底肌肉狀態(tài)的恢復(fù)。

為了評估 VECM 在體內(nèi)治療 POP 的性能，我們建立了卵巢切除術(shù)的大鼠模型并將 VECM 植入大鼠陰道。在第 4 周 （4 W） 和長期 （12 W） 評估治療結(jié)果和任何潛在的副作用。這些結(jié)果表明，VECM 具有快速保護作用，增強盆底肌肉的力量和彈性，比傳統(tǒng)的 MSC 注射方法提供更好的結(jié)果。（圖2）。

圖2. 植入大鼠陰道用于治療 POP 的 VECM 裝置。a）動物實驗程序示意圖。b）各組之間的極限載荷比較。c）各組間最大伸長率的比較。d-h）4 W 和 12 W 時每組彈性蛋白、FBLN5、波形蛋白、β-FGF 和 VEGF-A 的基因表達水平。i）對照組、MSCs 組和 VECM 組在0、4和12 W.  j-n）i中每種蛋白質(zhì)的 WB 條帶的定量。

最后，為了確認 VECM 在體內(nèi)的生物安全性，研究團隊研究了其代謝副產(chǎn)物對血液和其他器官的影響。降解產(chǎn)物在 VECM 處理的大鼠中未引起顯著的全身異常和炎癥。結(jié)果表明 VECM 在體內(nèi)應(yīng)用中具有良好的生物相容性。（圖3）。

圖3. VECM器件降解后的在體安全性。a） VECM 組與健康大鼠治療后內(nèi)臟 HE 炎癥的比較。b-c） 健康組和 VECM 組血液生化指標(biāo) ALT 和 AST 表達的比較。d-g） 健康組和 VECM 組血常規(guī)指標(biāo)表達的比較。

該植入式、可降解的生物電子網(wǎng)片在促進細胞增殖和遷移方面表現(xiàn)出高效性。在 POP 療法的場景中，VECM 表現(xiàn)出良好的安全性和可降解性，同時顯示出有效的盆底肌肉恢復(fù)和顯著增加的肌肉負荷能力，這為組織再生開辟了一條新的道路。