—— 医工融合 ——

环湖神外携手天大化工

共研抗感染抗粘连人工硬脑膜

日前，天津市环湖医院神经外科陈步东主任团队与天津大学化工学院董岸杰教授团队合作研发了一种基于两性离子的超亲水/超润滑水凝胶涂层，成功修饰在聚氨酯硬脑膜表面，有效减少硬脑膜修补术后的感染和粘连问题，具有低成本，安全性高等特点，有望成为新一代人工硬脑膜，为广大硬脑膜缺损患者带来福音。该成果近期发表在生物医学领域顶刊《Acta Biomaterialia》（IF=9.4/Q1/中科院一区）。题目为Super-hydrophilicsuper-lubricating Zwitterionic hydrogel coatings coupled with polyurethane to reduce postoperative dura mater adhesionsinfections

硬脑膜是一种坚硬的双层组织，分布在脑组织和颅骨内板之间，在保护脑组织、维持稳定的颅内压和封闭脑脊液（CSF）方面起着至关重要的作用。硬脑膜缺损可由颅脑外伤、脑血管病及脑肿瘤手术引起。硬脑膜重建对于预防脑脊液漏、癫痫、颅内感染至关重要。

由于神经外科手术造成的硬脑膜缺损可导致潜在的并发症。硬脑膜置换术已被证明能有效降低癫痫发作、脑脊液漏和颅内感染的风险。尽管各种人工硬脑膜贴片已经被开发出来，但解决由硬脑膜贴片植入引起的医源性感染和脑粘连仍然是一个挑战。

两性离子聚合物在抵抗含有蛋白质的渗出液和细菌的粘附方面具有超低的污垢特性，这有助于最初的粘附和植入后感染。然而，简单的两性离子水凝胶涂层面临着机械强度弱的问题。本研究采用网络互渗改性策略，将超亲水性和超润滑性两性离子水凝胶涂层引入到聚氨酯Neuro-Patch®（NP®）硬脑膜贴片上。水凝胶涂层的成功修饰保留了NP®的固有特性，如抗泄漏和抗拉强度能力，同时有效地减少了贴片表面的生物污垢。此外，通过对兔的异种硬脑膜修补术，我们观察到经水凝胶涂层修饰的人工硬脑膜贴片有效地降低了术后脑粘连和感染的发生率。这表明水凝胶涂层在硬脑膜修复中具有广阔的应用前景。

研究意义：

开发具有抗渗漏、抗粘连和抗感染功能的硬脑膜代用品是创伤或神经外科治疗硬脑膜缺损和脑脊液漏的关键。本研究将两性离子水凝胶涂层通过温和的改性工艺在聚氨酯表面进行牢固改性，使其具有超亲水性和超润滑性能。有效减少非特异性蛋白质和细菌的粘附。兔硬膜缺损修复模型显示两性离子水凝胶涂层的引入有效减少了术后感染的发生，且未观察到组织粘连。综上所述，这项研究提供了一种有希望的方法来提高人工硬脑膜贴片的性能，可能有益于接受神经外科手术的患者。

天津大学董岸杰教授，李双阳博士后，天津市环湖医院陈步东主任为本文的共同通讯作者，天津大学硕士研究生荣辉和天津市环湖医院孙树鹏副主任医师为本文共同第一作者。同时，该研究获得了国家自然科学基金，国家资助博士后研究人员计划、天津市卫生健康科技项目等研究的资助和支持。