IF 26.6| BioTNT助力生物材料研究：DLC涂层PLA膜：肌腱修复手术中防粘连的新突破
2024年4月，上海交通大学医学院附属第六人民医院在国际期刊《Nano-Micro Letters》上发表的，题为“Diamond-Like Carbon Depositing on the Surface of Polylactide Membrane for Prevention of Adhesion Formation During Tendon Repair”的论文。Yao Xiao,Zaijin Tao,Yufeng Ju同位第一作者，Hongqi Chen,Yaozhong Zhang,Shen Liu为通讯作者。
背景：创伤后腱周粘连是临床医学中的一个重大挑战，约30%–40%的患者在腱手术后会遭受腱周粘连的困扰。这种粘连不仅限制腱的滑动和关节活动范围，还会增加二次腱断裂的风险，延长康复时间，降低患者的生活质量。目前的预防方法包括手术松解、药物治疗和使用物理屏障（如聚乳酸PLA膜），但这些方法存在局限性，如药物的副作用和PLA膜植入后引发的异物反应（FBR）导致的局部炎症，削弱了其抗粘连效果。此外，手术创伤诱导的微环境中活性氧（ROS）水平显著升高，激活炎症反应并参与组织修复，过量的ROS会加剧氧化应激和炎症，诱导纤维化和意外的组织粘连。因此，开发一种高效的抗粘连屏障，以预防腱损伤后的腱周粘连，是当前研究的重要方向。
研究信息：本研究提出了一种新的解决方案，即使用沉积在聚乳酸（PLA）膜上的类金刚石碳（DLC）作为生物物理屏障，包裹受损肌腱。这种复合膜（PLA/DLC）在大鼠肌腱损伤模型中进行了测试，以评估其防粘连效果。研究表明，PLA/DLC膜具有高效的生物物理机制，可用于治疗周围肌腱粘连。这种复合膜通过抗氧化、抗炎和延缓生物降解的多重作用机制，显著提高了防粘连效果，为临床治疗提供了新的策略。
使用产品：
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A1010A0320
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96wells
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周围肌腱组织中的炎症细胞因子水平
使用大鼠IL-6酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒（BE69158，IBL-America）、大鼠TNF-α ELISA试剂盒（A1010A0320，BioTNT，中国上海）和大鼠IL-1β ELISA试剂盒（61-I1BRT-E01，ALPCO，美国）检测大鼠周围肌腱组织中IL-6、TNF-α和IL-1β的水平。
结果：
DLC在体外显示出抗炎特性。通过在体内建立H?O?处理组来模拟炎症环境。a. 使用iNOS/Arg-1荧光双染色分析PLA/DLC的抗炎特性。b, c. 通过实时PCR检测IL-6和TNF-α的mRNA表达水平。d, e.通过ELISA测量细胞上清液中TNF-α和IL-6的浓度。数据代表独立实验，所有数据以均值±标准差（SD）表示；NS表示不显著，P>0.05；*P<0.05；**P<0.01；***P<0.001，****P<0.0001。
DLC抑制PLA植入诱导的异物炎症反应并延缓PLA降解a. 在假手术组（Sham）、假手术+PLA组（Sham+PLA）和假手术+PLA/DLC组（Sham+PLA/DLC）中，于14天时进行IL-1β的免疫组化染色。 b. 测量周围肌腱组织中IL-1β的光密度。 c. 测量巨噬细胞中iNOS阳性细胞的平均细胞面积。 d. 使用CD68/iNOS/CD206荧光三染色法检测正常肌腱周围的巨噬细胞极化情况。 e. 测量巨噬细胞中CD206阳性细胞的平均细胞面积。 f–h.在植入14天后，通过ELISA检测正常周围肌腱组织中IL-1β、IL-6和TNF-α的表达。 i. 在不同时间点测量PLA和PLA/DLC的酶促酯水解后的剩余质量损失。 j. 在不同时间点测量PLA和PLA/DLC的酶促酯水解后的乳酸释放。 k. 在植入PLA和PLA/DLC 14天后，测量每组周围肌腱组织中的乳酸水平。 数据代表独立实验，所有数据以均值±标准差（SD）表示；NS表示不显著，P>0.05；*P<0.05；**P<0.01；***P<0.001，****P<0.0001。
DLC在肌腱修复过程中抑制炎症反应a. 使用CD68/iNOS/CD206荧光三染色法检测受损肌腱周围的巨噬细胞极化情况。 b, c. 测量iNOS阳性细胞和CD206阳性细胞的平均细胞面积。 d, e. 在肌腱损伤（TI）组、TI+PLA组和TI+PLA/DLC组中，于14天时进行IL-1β的免疫组化染色，并测量相对IL-1β阳性细胞面积。 f. 通过Western blotting检测周围肌腱组织中p-NF-κB的代表性条带。 h–j.在14天时，通过ELISA检测周围肌腱粘连组织中IL-1β、IL-6和TNF-α的表达。 g. p-NF-κB表达以NF-κB表达为参照进行标准化。 数据代表独立实验，所有数据以均值±标准差（SD）表示；NS表示不显著，P>0.05；*P<0.05；**P<0.01；***P<0.001，****P<0.0001。
结论：沉积在聚乳酸（PLA）膜上的类金刚石碳（DLC）比单纯的PLA膜具有更有效的防粘连能力。DLC因其表面丰富的C=O悬垂键而具有清除活性氧（ROS）的特性。一方面，DLC降低了肌腱损伤后在周围肌腱粘连形成炎症阶段的ROS产生，缓解了氧化应激。DLC的ROS清除能力还通过减少NF-κB磷酸化减轻了巨噬细胞M1型极化介导的炎症，这不仅发生在肌腱损伤后的周围肌腱粘连形成过程中，也发生在PLA植入后的异物反应（FBR）中。另一方面，DLC延缓了PLA的生物降解和乳酸向周围组织的释放，从而抑制了在周围肌腱粘连形成增殖阶段由乳酸诱导的巨噬细胞M2型极化（见图9），导致更持久的分离效果和增强的防粘连潜力。因此，沉积在PLA上的DLC具有一种高效的生物物理机制，可用于预防周围肌腱粘连。