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针对上述问题，东华大学吴晶磊教授团队构建了一种可在原位快速成胶的氧化葡聚糖（ODA）-壳聚糖-布洛芬（CS-IBU）复合生物黏附水凝胶，用于肝切除后即时止血与抗炎。作者利用ODA醛基与CS-IBU氨基间的席夫碱反应，使水凝胶在创面瞬间凝胶化并牢固黏附组织；凝胶持续释放的布洛芬营造免疫调节微环境，促进肝脏再生。研究系统表征了该水凝胶的理化性质与生物相容性，顺利获得体内外实验验证其抗炎功效，并在大鼠部分肝切除模型中评价其止血性能和免疫调控能力。该文章于2025年1月14日以《Chitosan-based immunomodulatory bioadhesive hydrogel promotes liver hemostasis and repair》为题发表于《Carbohydrate Polymers》（DOI：10.1016/j.carbpol.2025.123268）。

研究示意图

（1）ODA/CS-IBU和ODA/CS生物粘附水凝胶的理化性质

CS-IBU的化学组成顺利获得FTIR分析（图1A）。壳聚糖和IBU表现出典型的吸收峰，CS-IBU结合物的FTIR谱图显示1627 cm^-1和1521 cm^-1的吸收峰，表明顺利获得酰胺键形成了氨基I和氨基II键。ODA/CS-IBU水凝胶的化学结构顺利获得FTIR确认（图1B），新形成的席夫碱（–C––N–）峰出现在1644 cm^-1，表明水凝胶网络的成功形成。混合后，ODA和CS-IBU溶液迅速凝胶化（图1C）。扫描电子显微镜（SEM）图像显示两种水凝胶具有均匀的多孔结构，ODA/CS和ODA/CS-IBU水凝胶的平均孔径分别为159 ± 21 μm和121 ± 10 μm（图1D，1E）。流变学测试（图1F）显示，两种水凝胶的粘度随剪切速率增加而降低，表现出典型的粘度减薄现象，这与交联度相关。随着剪切速率增加，水凝胶的粘度趋于一致，可能由于席夫碱键的破坏。水凝胶的膨胀比率在6小时内达到平衡（图1G），ODA/CS和ODA/CS-IBU水凝胶分别为17.8 ± 3%和15.5 ± 2%。冻干后的吸水性测试（图1H）显示，10小时后的最大吸水率约为1500%。水凝胶在生理盐水中的降解率（图1I）在第14天降解约60%，42天后，ODA/CS-IBU降解76%，ODA/CS降解91%。IBU的累积释放测试（图1J）表明ODA/CS-IBU水凝胶可持续释放，支持抗炎作用，但第35天时水凝胶部分降解，可能影响紫外吸收结果。应力-应变曲线（图1K）显示ODA/CS-IBU与ODA/CS水凝胶初期应力与应变呈线性关系（图1L、M、N）。两者在断裂应变、压缩强度和压缩模量上无显著差异（p > 0.05）。晶紫染色的水凝胶注入猪肝缺损部位（图1O），SEM图像显示水凝胶与肝组织紧密结合（图1P）。单轴拉伸测试结果（图1Q）表明，ODA/CS-IBU和ODA/CS水凝胶均具有优异的粘附强度，ODA/CS-IBU水凝胶的最大粘附应力为0.66 ± 0.17 N/cm²（图1R）。

图1. CS-IBU（A）和ODA/CS-IBU（B）的FTIR光谱。ODA和CS-IBU溶液以及ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶的宏观照片（C）。SEM图像（D）、孔径（E）、流变学分析（F）、溶胀比（G）、水溶液比（H）、生物粘附性水凝胶的体外降解（I）. IBU从ODA/CS-IBU生物粘附性水凝胶的体外释放曲线（J）.典型的压缩应力-应变曲线（K）与断裂应变（L），生物粘附性水凝胶的峰值压缩强度（M）和压缩模量（N）。用ODA/CS-IBU水凝胶填充的肝脏缺损的大体外观（O）。肝脏-生物粘附性水凝胶界面的SEM图像（P）用猪皮测试的生物粘附性水凝胶的结合强度（Q和R）

（2）抗菌活性

ODA对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的标准化存活率分别为47 ± 12 %与36 ± 6 %（图2A-C）；水凝胶及其组分对大肠杆菌杀菌率>90 %，对金黄色葡萄球菌杀菌率>99 %，均显著高于空白对照（图2B、C）。

图2.（A）代表性的细菌菌落图像；（B）大肠杆菌和（C）金黄色葡萄球菌接受各种处理的标准化存活率

（3）细胞相容性

二维（图3A）和三维（图3D）评估结果显示，ODA/CS和ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶中大多数细胞为活细胞（绿色染色），少数为死细胞（红色染色），表明其具有良好的细胞相容性。所有水凝胶组的成纤维细胞活性均超过80%（图3B和E）。顺利获得CCK-8实验评估的细胞增殖显示，二维培养中第1到第3天增殖迅速，第3到第5天增殖速度减慢（图3C）。相比之下，三维培养中植入细胞在第1至第5天增殖趋势一致（图3F）。

图3. 水凝胶的细胞相容性评估L929成纤维细胞在表面（A、B、C）上和包封在生物粘附性水凝胶（D、E、F）内均显示出良好的活力，其中活细胞占优势（绿色染色）和少量死细胞（红色染色）

（4）抗炎和抗氧化能力

RT-PCR分析显示，ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶处理的细胞中，TNF-α和IFN-γ的表达显著下调（图4A和B），而IL-10的表达显著上调（图4C）。流式细胞术分析（图4D）显示，ODA/CS-IBU组的M2/M1比率显著高于ODA/CS组（0.51 ± 0.02对比0.40 ± 0.03）（图4E）。此外，ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶显著降低了内源性自由基一氧化氮（NO）水平，从而减轻了细胞的氧化应激损伤（图4F）。顺利获得DCFH-DA染色评估处理组巨噬细胞的ROS清除能力，结果表明，ODA/CS-IBU组的绿色荧光信号显著低于LPS+组，接近LPS-组（图4H）。流式细胞术定量数据（图4G）显示，ODA/CS-IBU组的DCFH阳性通道百分比（51.7 ± 0.4%）显著低于ODA/CS组（69.2 ± 0.5%）和阳性对照组（100 ± 0.6%）。

图4.RT-PCR分析表明，ODA/CS-IBU下调TNF-α（A）和IFN-γ（B）的表达，并上调抗炎基因IL-10的表达（C）流式细胞术（D）表明，ODA/CS-IBU显著促进M2极化（E），降低LPS刺激的RAW 264.7巨噬细胞的NO（F）和ROS（G）的产生。DCFH染色进一步证实了ODA/CS-IBU组中较低的ROS产生（H）

（5）体内止血能力

使用大鼠肝脏部分切除模型进行体内止血能力评估。ODA/CS-IBU和CS-IBU生物粘附水凝胶均显示在数秒内快速止血（图5A）.失血量的定量，如滤纸重量增加所证明的，表明与空白对照组（0.66 ± 0.17 g）相比，ODA/CS-IBU（0.13 ± 0.06 g）和ODA/CS（0.17 ± 0.05 g）组的失血量显著减少（图5C）。

图5.（A）大鼠部分肝切除模型示意图；接受不同止血处理的动物的出血（B）和失血量（C）的宏观图像

（6）HE和Masson染色用于评估各组肝脏再生过程中的炎症情况

图6A显示了大鼠部分肝切除模型在第7天和第28天的H&E染色结果。第7天，ODA/CS-IBU组的纤维囊厚度（133 ± 21 μm）显著低于ODA/CS组（168 ± 29 μm）和空白对照组（230 ± 33 μm），第28天ODA/CS-IBU组的纤维囊厚度（122 ± 11 μm）继续低于其他两组（图6C）。 第7天，ODA/CS-IBU组的炎症细胞密度为（2.9 ± 0.2 × 10³ cells/mm²），显著低于ODA/CS组（4.6 ± 0.4 × 10³ cells/mm²）和空白对照组（5.0 ± 0.6 × 10³ cells/mm²）。第28天，ODA/CS-IBU组的炎症细胞密度为（2.7 ± 0.3 × 10³ cells/mm²），低于ODA/CS组（3.4 ± 0.3 × 10³ cells/mm²）和空白对照组（4.2 ± 0.1 × 10³ cells/mm²）（图6D）。第7天，ODA/CS-IBU组纤维囊中的炎症细胞密度（3.3 ± 0.2 × 10³ cells/mm²）显著低于空白对照组（4.7 ± 0.1 × 10³ cells/mm²），第28天ODA/CS-IBU组炎症细胞密度（3.1 ± 0.2 × 10³ cells/mm²）显著低于ODA/CS组（3.9 ± 0.1 × 10³ cells/mm²）和空白对照组（4.3 ± 0.2 × 10³ cells/mm²）（图6E）。这些结果表明，ODA/CS-IBU生物粘附水凝胶显著减轻了炎症反应。马松三色染色显示，与第7天相比，第28天所有组别的新肝组织增加，ODA/CS-IBU组的胶原沉积增强（图6B）。第28天，ODA/CS-IBU和ODA/CS水凝胶仍有残留（图6A和B）。组织学检查显示，实验组的大鼠心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏与空白对照组无显著差异，未见明显病变（图S1）。

图6.H&E染色（A）和Masson三色染色（B）显示，与ODA-CS生物粘附水凝胶相比，ODA-CS-IBU生物粘附水凝胶能够减轻炎症反应，表现为更薄的纤维囊（C），以及生物粘附水凝胶（D）和纤维囊（E）中炎症细胞密度显著降低。H&E染色中残留的生物粘附水凝胶用三角形标记

（7）免疫组化染色用于评估各组肝脏再生过程中的炎症情况

与ODA/CS和空白对照组相比，ODA/CS-IBU组CD11b（一种促炎性巨噬细胞标记物）的表达降低（图7B）。同时，ODA/CS-IBU组CD206+细胞的密度显著上调，表明抗炎性增强（图7C）。Ki-67（增殖指标）的定量分析显示，ODA/CS-IBU组的增殖率高于ODA/CS和空白对照组，提示肝细胞增殖加速（图7D）。

图7.（A）7天和28天再生肝脏的CD11b+、CD206+和Ki-67+免疫组化染色。从免疫组化图像中定量分析CD11b（B）、CD206（C）和Ki-67（D）的阳性细胞密度

（8）再生肝组织的血管化水平评估

血管内皮细胞（CD31+）和血管平滑肌细胞（α-SMA+）的免疫荧光分析用于评估再生肝组织的血管化水平（图8A）。第7天，ODA/CS（4.9 ± 0.7%）和ODA/CS-IBU（5.6 ± 1.0%）组的CD31+细胞比例显著高于空白对照组（3.2 ± 0.5%）。第28天，ODA/CS-IBU组的CD31+细胞比例（10.3 ± 2.2%）显著高于ODA/CS（6.7 ± 2.5%）和空白对照组（5.9 ± 1.8%）（图8B）。对于α-SMA水平，第7天，空白对照组为6.0 ± 1.1%，ODA/CS组为11.9 ± 3.4%，ODA/CS-IBU组为21.5 ± 4.9%。第28天，空白对照组（8.7 ± 2.6%）和ODA/CS组（11.3 ± 3.6%）保持稳定，而ODA/CS-IBU组的α-SMA水平显著升高至22.5 ± 5.5%（图8C）。

图8.（A）免疫荧光染色显示在第7天和第28天再生组织中的血管形成。CD 31+（B）和α-SMA+（C）细胞密度的定量