J Nanobiotechnology：纳米纤维膜助力盆腔器官脱垂手术！

盆腔器官脱垂（POP）是一种由支撑组织衰弱引起的盆底功能障碍。接受POP手术的女性终生风险高达11.8-12.6%。手术干预是最有效的治疗方法，其中自然组织修复（NTR）、腹腔镜骶colpop固定术（LSC）和经阴道网状物（TVM）植入是治疗POP的主要选择。与NTR手术相比，LSC和TVM手术都具有更好的解剖恢复和患者满意度，使补片植入手术成为治疗POP的首选方法。

然而，人们注意到，这两种方法引起了国际上对由于使用合成补片而导致的术后并发症的关注，包括补片侵蚀、术后疼痛和性交困难。由于这些担忧，世界各地的一些学会和协会都主张限制网状物的使用和手术适应症。尽管如此，由于其临床优势，补片植入仍在增加。因此，迫切需要开发技术来促进网状物在临床实践中的安全应用。

现代手术网的主要成分是聚丙烯纤维。人们已经认识到，并发症主要是由于聚丙烯纤维的高模量，尽管聚丙烯是生物惰性的。为了减轻网状物植入的并发症，人们已经探索了一些替代材料来替代聚丙烯（PP）网状物，包括聚乙烯、聚乳酸、聚氨酯，或者用其他聚合物修饰网状物表面，但尚未发现令人满意的材料。此外，也有研究将成纤维细胞、干细胞或肌肉细胞用于植入部位，不幸的是，这种策略充满了伦理问题、复杂的程序、低可重复性或有限的成本效益。

本研究将一种同轴电纺丝纳米纤维膜沉积在临床应用的PP网片上，制成层状复合网片。静电纺纤维以聚氨酯为芯，明胶为壳。使用这种纳米纤维膜作为PP网的改性材料有三个主要优点。首先，明胶和聚氨酯都具有良好的生物相容性，适合作为外科植入材料。其次，这些具有核壳结构的纳米纤维的力学性能可以通过调整核壳材料的比例来定制，从而根据临床需要进行定制。第三，由于其高孔隙率和高比表面积，电纺纳米纤维材料在细胞和药物的递送方面表现出巨大的潜力。这一特性弥补了PP纤维结构过于简单的问题，并有潜力在未来整合细胞治疗、药物治疗和基于组织工程的POP治疗。

近日，来自中国医学科学院的研究者们在J Nanobiotechnology杂志上发表了题为“Modification of transvaginal polypropylene mesh with co-axis electrospun nanofibrous membrane to alleviate complications following surgical implantation”的文章，该研究揭示了纳米纤维膜包覆聚丙烯补片提高生物相容性，有效减少手术植入并发症，为盆腔器官脱垂的临床应用增强手术材料的发展提供了希望。

使用合成补片治疗盆腔器官脱垂的手术常伴有补片糜烂、术后疼痛和性交困难等并发症。本研究旨在通过在聚丙烯网片表面制备纳米纤维膜来减少手术植入相关的并发症。

研究者采用同轴静电纺丝法制备了以聚氨酯为纤维芯，明胶为纤维外层的纳米纤维膜。通过细胞增殖试验、免疫荧光染色、苏木精-伊红（HE）染色、mRNA测序等方法评价修饰后网状物的体外生物相容性。聚丙烯网片和改良网片分别植入大鼠盆腔器官脱垂模型。网状相关并发症均有记录。采用HE染色、小天狼星红染色、免疫组织化学和免疫印迹法评估改良后的网状物与阴道组织的相互作用。

在聚丙烯网表面涂覆纳米纤维膜

图片来源：https://doi.org/10.1186/s12951-024-02872-z

研究结果表明：修饰后的网状物显著增强了成纤维细胞的增殖，并对体外细胞外基质合成代谢有正向调节作用。当在体内进行评估时，在改良的网状物组中没有观察到网状物暴露的情况。改良后的网状物保持了相对稳定的组织位置，没有穿透肌肉层或破坏表皮。改良补片大鼠阴道壁胶原蛋白含量明显升高，胶原I/III比值较低，组织弹性较好。改良网状物组金属蛋白酶表达降低，金属蛋白酶组织抑制剂表达升高，提示胶原分解代谢受到抑制。改良网状物组TGF-β1表达及Smad3、p38、ERK1/2磷酸化水平均显著升高。NM显著改善了PP补片的生物相容性，巨噬细胞计数减少，TNF-α表达水平降低，微血管密度增加。

纳米纤维膜聚丙烯网片和板网片成纤维细胞的CCK-8测定

图片来源：https://doi.org/10.1186/s12951-024-02872-z

综上所述，本研究采用同轴静电纺丝技术制备纳米纤维膜修饰的聚丙烯网片，有效减少了盆腔器官脱垂大鼠模型的网片相关并发症。植入修饰补片通过调节TGF-β1/Smad3/p38/ERK信号通路抑制补片周围组织中胶原的分解代谢，该策略在盆腔器官脱垂的治疗中具有良好的前景。(生物谷 Bioon.com）

参考文献

Tao Guo et al. Modification of transvaginal polypropylene mesh with co-axis electrospun nanofibrous membrane to alleviate complications following surgical implantation. J Nanobiotechnology. 2024 Oct 3;22(1):598. doi: 10.1186/s12951-024-02872-z.