韩国浦项科技大学DongWooCho

研究背景

以食道炎为特征的放射性食管炎会导致不良后果，包括不适、疼痛，甚至死亡。支架是一种广泛使用的医疗设备，它可以提供足够的通畅性，防止导管样组织(如动脉粥样硬化)阻塞，最近它发展成为一种能够输送药物的设备，包括抗增殖药物、抗代谢药物和免疫抑制药物。为了防止不良反应，可以根据药物的特定用途使用不同的方法将几种药物装载到支架表面。细胞外基质(ECM)水凝胶已被广泛应用于以不同方式治疗各种疾病。ECM水凝胶可能对伤口愈合和组织再生有直接影响，因此使其成为食管炎的一种有前途的治疗选择。

3D生物打印的出现使得组织工程结构的高精度制造和结构控制成为可能。有了这种新的生物制造技术，基于ECM的水凝胶已经成为制造3D生物打印结构的重要组成部分。脱细胞ECM(DECM)水凝胶是组织工程中最理想的生物材料，DECM水凝胶是天然组织/器官ECM中各种蛋白质的融合，它比由其他生物兼容材料(包括胶原、海藻酸盐和明胶)制成的传统商业水凝胶具有高达10倍的再生潜力。与目前传统的编织、编织、激光切割和分割等技术相比，三维生物打印技术在制备水凝胶负载聚合物支架方面具有很大的优势。此外，组织特异性DECM提供了新的机会，在再生医学应用中似乎也具有治疗潜力。

工作简介

在这项研究中，该团队假设食管源性细胞外基质(EdECM)水凝胶对放射性食管炎有组织愈合作用，研制了一种EdECM水凝胶，并对其流变特性和生化特性进行了验证。此外，还利用“旋转杆结合3D打印系统”(2RPS)研制了哑铃状支架。该支架的制造采用了一种新颖的设计，包括一种能够容纳水凝胶和药物等生物活性物质的外部开槽储存库结构，这是传统激光切割方法无法生产的特征。此外，该研究还建立了放射性食管炎大鼠模型，观察EdECM水凝胶支架的治疗效果。

图文导读

图1当前研究的示意图

图2EdECM水凝胶的研制

图3对不同浓度(1%、2%和3%)的EdECM水凝胶进行流变学评估，并与3%胶原进行比较。

图4(A)不同尺寸的3D打印食管支架(i)储液器，(ii)连接，和(iii)哑铃状。(B)EdECM负载食管支架植入。(C)导管的外部和内部。(D)带食管支架的组合导管。

图5放射性食管炎大鼠模型的建立

图6观察第16天苏木精-伊红(HE)、马逊三色蓝(MT)和高碘酸-希夫(PAS)染色的组织学变化。

图7EdECM食管支架在第16天对愈合的影响

结论

这项开创性的研究提出了放射性食管炎的直接治疗干预策略。EDECM水凝胶可从食管ECM中提取，用于治疗食管炎。通过使用2RPS，可以制造用于加载EdECM水凝胶的具有外部开槽结构的支架。EDECM支架在放射性食管炎大鼠模型上进行了评估，其治疗效果得到证实，这表明该支架是一种有希望的局部治疗方法。此外，这项研究还表明，组织特异性的dECM水凝胶可以在不使用药物或细胞的情况下，作为辐射引起的炎症恢复的关键因素。它可能会扩展到治疗其他基于炎症的局部损伤，如伤口、烧伤或组织坏死。由于水凝胶允许细胞包裹，这种组织特异性的dECM水凝胶可作为各种所需制剂的细胞载体的潜在生物材料。这项研究表明，组织特异性dECM水凝胶支架可能是一个很有前途的平台，用于输送治疗细胞和/或药物，以管理复杂和多样化的疾病。

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