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背景介绍

术后组织粘连是外科手术后异常纤维结缔组织在器官与相邻结构之间发展的常见并发症。下腹部手术后，67-93%的患者会出现腹腔粘连，可损害肠道运动、扰乱消化功能，甚至引发肠梗阻等危及生命的并发症。糖尿病患者由于糖代谢紊乱和氧化应激升高，面临更高风险。植入材料作为物理屏障隔离受损组织表面，是预防术后粘连最有前景的策略。然而，现有商业化抗粘连材料如Interceed膜易受血液干扰、无法贴合不规则表面且易移位；可注射聚合物溶液缺乏机械强度；Janus水凝胶制备复杂且界面易失效。此外，炎症反应已被确定为粘连形成的关键机制，糖尿病患者面临的更高风险要求抗粘连策略不仅应作为物理屏障，还应具备生物调节功能以缓解炎症和感染。因此，在力学适应性、组织粘附、术后抗粘连和炎症微环境生物调节之间实现最佳平衡，仍是下一代抗粘连材料设计的重大挑战。

研究思路

针对上述挑战，华南理工大学材料科学与工程学院陈云华教授团队开发了一种基于温敏两性纳米凝胶（TNGD）的超分子聚集体（TAH）作为可注射调控屏障。该纳米凝胶通过NIPAM和甲基丙烯酰化精氨酸（M-Arg）的一步沉淀聚合制备，并接枝儿茶酚基团。加热至44°C以上时，纳米凝胶通过疏水相互作用、氢键和静电吸引的协同效应发生聚集诱导凝胶化，形成动态交联的超分子聚集体。儿茶酚基团赋予组织粘附性和内在抗炎功能，两性组分抵抗成纤维细胞和细菌粘附，胍基提供抗菌活性。在大鼠糖尿病结肠吻合模型中，TAH有效改善炎症微环境，显著降低组织粘连的发生率和严重程度，效果优于商业纤维蛋白胶和Interceed膜。相关内容以Supramolecular nanogel aggregate as injectable regulatory barrier for preventing postoperative adhesion in diabetic colonic anastomosis发表在Biomaterials！

图片解析

图1. 超分子聚集体用于糖尿病结肠吻合术后抗粘连和免疫调节的示意图： (A) 温敏两性纳米凝胶制备超分子聚集体的流程。(B) 超分子聚集体作为调控屏障，在糖尿病大鼠结肠吻合模型中减轻术后粘连、细菌感染和炎症。

图2. 超分子温敏两性纳米凝胶的物理性质： (A) 纳米凝胶尺寸和表面电荷对温度和pH的可逆转变示意图。(B) TNG和TNGD纳米凝胶的TEM图像。(C) TNG和TNGD加热（60°C）和冷却（25°C）的VPTT行为照片。(D) 透光率随温度变化曲线，TNG和TNGD的VPTT分别约为45°C和44°C。(E) 纳米凝胶尺寸随温度变化曲线，25°C时约210 nm和250 nm，60°C时收缩至100 nm和110 nm。(F) 高低温循环中纳米凝胶尺寸的可逆变化。(G) 不同pH下纳米凝胶尺寸变化。(H) TNG和TNGD两性纳米凝胶在不同pH下的zeta电位，等电点位于生理pH 6.0-7.0附近。

图3. TNGD纳米凝胶的聚集诱导凝胶化： (A) TNG和TNGD纳米凝胶在不同浓度下60°C加热1 h后的聚集行为照片，TNGD在3 wt%及以上形成聚集水凝胶。(B) TNGD纳米凝胶聚集诱导凝胶化的浓度-温度相图。(C) 3 wt% TNGD纳米凝胶在不同pH条件下60°C加热1 h后的凝胶化行为。(D) 3 wt% TNGD在60°C加热不同时间的凝胶化过程。(E) 3 wt%和5 wt% TNGD纳米凝胶在60°C加热不同时间后形成的热聚集水凝胶（TAH）的固含量。(F) TNGD纳米凝胶在不同pH下的透光率-温度曲线。(G) TNGD纳米凝胶在60°C加热不同时间后的UV-Vis吸收光谱。(H) 5 wt% TNGD-FITC纳米凝胶在60°C加热不同时间的荧光图像。(I) 5 wt% TNGD纳米凝胶在25°C冻干的SEM图像。(J) TAH5聚集体在不同温度冻干的SEM图像。

图4. TAH聚集体的力学性能： (A) TAH5聚集体的应变扫描曲线，G'在1%-200%应变范围内保持高于G"。(B) TAH5-60在4000%高应变和1%低应变循环下的时间扫描曲线，显示快速自愈合能力。(C) 不同TAH聚集体的剪切变稀曲线。(D) TAH5-60在不同pH缓冲液中的可注射性。(E) TAH5-60聚集体在各种基底（水凝胶和生物组织）上的粘附及在拉伸、弯曲、扭转和水冲洗浸泡下的稳定粘附。(F) TAH聚集体粘附猪皮的力-位移拉伸曲线和(G)平均粘附应力，TAH5-60达12 kPa。(H) TAH聚集体粘附小肠的力-位移拉伸曲线和(I)平均粘附应力。

图5. TAH聚集体的抗氧化和抗炎性能： (A) TAH聚集体的DPPH自由基清除照片和(B) DPPH残留率。(C) TAH聚集体对H₂O₂自由基的清除残留率。(D) RAW264.7细胞在ROS微环境中与TAH聚集体共培养的胞内ROS荧光图像、(E) 荧光定量和(F) 细胞活力。(G) NO浓度；(H) 免疫荧光图像（红色：M1标志物iNOS和M2标志物ARG1，蓝色：细胞核）和(I) LPS刺激RAW264.7细胞与TAH聚集体共培养后抗炎（Arg1和Il-10）和促炎（Nos2和Il-6）基因的表达水平，TAH下调Nos2和Il-6，上调Arg1和Il-10（n=3，p<0.05，p<0.01，p<0.001）。

图6. TAH聚集体的抗菌性能： (A) SEM图像和(B) 荧光图像显示S. aureus和E. coli在不同材料表面（Tegaderm™、Interceed™、TAH3-60、TAH5-60）的粘附情况，TAH组几乎无细菌粘附。(C) S. aureus与多巴胺（DA）、TNG和TNGD纳米凝胶、TAH聚集体共孵育后的平板照片。(D) TAH对S. aureus的抗菌率，TNGD和TAH达97-99%。(E) S. aureus与不同材料共孵育后的SEM图像和(F) 活/死细菌染色图像（绿色：活菌，红色：死菌），TAH处理组细菌膜皱缩、结构塌陷和胞质泄漏（n=3，p<0.05，p<0.01，p<0.001）。

图7. TAH聚集体在糖尿病大鼠结肠吻合模型中的术后抗粘连性能： (A) 糖尿病大鼠结肠吻合模型构建及术后粘连评估流程。(B) 术后7天和14天四组大鼠手术部位组织粘连的大体局部视图（黑色虚线：粘连部位）和(C) 粘连评分，TAH5-60组几乎无粘连。(D) 术后14天四组大鼠手术部位结肠的H&E和Masson染色图像（黑色虚线：结肠组织与粘连区域边界），TAH组呈正常结肠组织形态。(E) COL1免疫荧光染色图像和(F) 术后14天伤口区域免疫荧光归一化荧光强度，TAH组COL1降低70%（n=3，p<0.05，p<0.01，p<0.001）。

图8. TAH聚集体在糖尿病大鼠结肠吻合模型中的体内抗炎和抗菌性能： (A) 术后7天伤口区域免疫荧光染色图像（M1标志物：iNOS，M2标志物：CD206）及归一化(B) iNOS和(C) CD206免疫荧光强度，TAH组iNOS低表达、CD206高表达，表明促进M2极化。(D) 术后7天和14天四组大鼠结肠组织表面细菌平板照片和(E) 定量抗菌性能，TAH5-60初始抗菌率超过95%，显著优于其他组（n=3，p<0.05，p<0.01，p<0.001）。

结论

本研究开发了一种基于温敏两性纳米凝胶的超分子聚集体TAH，通过精确化学修饰和温度诱导相变实现可控聚集凝胶化，用于糖尿病炎症微环境中结肠吻合术后粘连预防。TAH通过温敏相分离及胍基和儿茶酚基团介导的非共价相互作用（氢键、静电吸引、阳离子-π相互作用）组装为动态交联的超分子聚集体，兼具优异可注射性和软组织力学适配性。儿茶酚基团赋予内在抗氧化和抗炎功能，实现高效ROS清除和炎症级联抑制。两性组分使TAH具有优异的抗污性能，显著抑制细菌粘附，胍基赋予高杀菌效率（对金黄色葡萄球菌达99%）。在糖尿病大鼠结肠吻合模型中，TAH通过协同抑制成纤维细胞粘附、调节炎症和抗菌活性，有效缓解伤口炎症、减少细菌粘附和胶原沉积（COL1降低70%），抗粘连效果显著优于商业纤维蛋白胶和Interceed膜。该研究为复杂手术和代谢条件下先进抗粘连生物材料的设计提供了有前景的策略。

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