在现代外科修复材料的创新道路上,一种看似简单却蕴含复杂工程设计思维的“生物材料”正悄然引发关注——双层结构的细菌纤维素/马铃薯淀粉(BC/PS)水凝胶。它不再满足于传统材料“单一功能”的逻辑,而是以结构上的不对称,赋予了其双重“任务分工”——一面抵抗脏器粘连,一面激活组织再生。正是这种理念,让这款材料有望成为新一代疝修补术中的“潜力股”。
疝,是腹腔内容物通过腹壁薄弱部位突出的一种常见疾病,临床中手术修补是主要治疗方式。而手术中的“补片”选择,直接影响术后恢复和并发症发生率。一个合格的补片,必须在靠近腹壁一侧有效引导组织生长,在靠近内脏一侧又要避免与肠道等组织发生粘连。
传统的合成材料如聚丙烯网片虽结构稳定、力学性能强,但其生物惰性带来的炎症反应和术后粘连问题仍旧难解。而天然材料,尤其是细菌纤维素(Bacterial Cellulose, BC),因其良好的生物相容性与稳定的三维结构,一度被视为替代候选,但其致密网络结构恰恰限制了细胞的深入生长,从而影响修复效果。
为了满足医药研发领域对功能水凝胶材料日益增长的多样化需求,中新康明可提供包括药物包裹与控释系统在内的多类型水凝胶定制服务,助力构建具备精准释放能力的生物材料平台。
来自东华大学生物与医学工程学院陈威、陈琳、洪枫团队的研究,正是以此为切入点,通过引入“动态转鼓发酵技术”与“糊化马铃薯淀粉原位复合”,成功构建出一种双层结构的BC/PS水凝胶。
这套结构设计的核心是:在发酵过程中逐步置换含马铃薯淀粉的培养液,使得材料表面形成富含孔隙的多糖层(PS复合层),而底层则保留原始致密的BC网络,从而形成上下不对称的双层结构。简而言之,一层“致密抗粘连”,一层“多孔促生长”,在同一个水凝胶中完成对腹腔生理功能的针对性适配。
中新康明拥有成熟的中试放大平台和水凝胶材料的GMP级别开发能力,可配合科研与企业客户,从实验室初步验证向应用级开发阶段顺利过渡,实现从克级研发到千克级、吨级的批量生产。
从功能验证来看,该双层水凝胶的“内外有别”设计在实验中表现出显著的生物功能分化。致密层有效减少蛋白黏附,有助于降低腹腔脏器粘连风险;而多孔复合层则显著促进成纤维细胞的黏附与增殖,利于新组织的快速整合。这种“界面调控”的策略,让材料不再是单向功能的“容器”,而是一种主动调节组织行为的“微环境”。
值得一提的是,在材料的表面官能化方向,中新康明可提供基于水凝胶平台的抗体偶联与靶向分子修饰服务,满足组织工程与靶向药物研发对界面功能的精细化需求。
同时,在力学层面,材料展现出明显的各向异性,顺应腹壁不同方向的生理应力分布。这一特性非常重要——因为在手术修复中,补片的机械响应不能一味“强”,而是要“顺势而为”,这正是这款材料区别于其他硬质合成网片的关键所在。
这项研究虽仍属前沿探索,但其背后的工程化逻辑——将功能嵌入结构、将设计纳入生物反应过程——无疑为生物医用材料的发展提供了重要启示。疝修补只是它的起点,更值得期待的,是这类智能化、生物融合型材料在未来医学场景中的全面开花。