《Bioactive Materials》：Integrated fabrication of a shape-adaptable, antioxidative composite stent for effective closure and biological repair of enteroatmospheric fistula
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本研究针对肠空气瘘（EAF）临床治疗中物理封闭与生物修复难以兼顾的挑战，开发了一种体温响应型形状记忆聚合物（SMP）支架与抗氧化水凝胶涂层复合的新型支架。该支架可实现微创植入、自膨胀闭合瘘口，并通过其生物活性涂层有效清除活性氧（ROS）、减轻氧化应激、促进上皮迁移和屏障修复。动物实验证实该复合支架能成功闭合瘘口、改善营养状况、恢复上皮完整性并激活OXPHOS、HIF-1、PI3K-Akt等关键修复通路，为复杂胃肠道上皮缺损的修复提供了创新性治疗策略。
肠空气瘘（EAF）是肠道与体表之间形成的异常通道，常继发于腹腔开放手术后，导致肠液持续泄漏、水电解质紊乱、营养不良甚至严重感染，死亡率极高。由于缺乏血管化组织覆盖和持续的炎症反应，EAF难以自行愈合。临床上虽尝试使用自膨胀金属支架、硅胶贴片、3D打印支架等进行临时封闭，但这些装置难以适应复杂瘘管解剖结构，且缺乏生物活性，无法有效促进组织修复。因此，开发一种既能实现有效密封又具有生物修复功能的植入式系统成为迫切需求。
针对这一临床难题，东南大学科研团队在《Bioactive Materials》上发表了一项创新研究，他们成功研制出一种集成形状自适应与抗氧化功能的复合支架，用于EAF的有效闭合和生物修复。该支架的核心创新在于将体温响应的形状记忆聚合物（SMP）与具有抗氧化活性的透明质酸（HA）基水凝胶涂层相结合，实现了物理封闭与生物调控的双重功能。
研究人员为开展此项工作，主要运用了以下几项关键技术：首先，通过化学合成与紫外光交联技术制备了具有体温响应形状记忆效应的聚合物支架；其次，利用化学修饰和光交联技术构建了具有抗氧化功能的HA基水凝胶涂层；第三，通过整合制造工艺将SMP层与水凝胶层牢固结合，形成复合支架；第四，建立了兔EAF模型进行体内疗效评估；最后，采用RNA测序、Western blot、组织染色等多种分子生物学技术深入探讨了治疗机制。
2.1. 肠瘘组织中抗氧化防御受损、氧化磷酸化下调及黏膜屏障功能受损
转录组分析显示，EAF组织存在显著的氧化应激失衡、线粒体功能障碍和屏障破坏。抗氧化相关基因（如ALDH3A1、IL1RN）表达下调，而炎症和应激相关基因（如S100B、C5AR1）表达上调。基因集富集分析（GSEA）进一步揭示OXPHOS显著抑制，表明细胞能量代谢受损。
2.2. SMP结构层的设计与表征
研究选用聚己内酯二丙烯酸酯（PCLDA）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和丙烯酸叔丁酯（tBA）制备SMP层。该材料在体温（37°C）下能在20秒内实现88.6%的形状恢复率（Rr），确保微创植入后能在体内自膨胀，贴合瘘口。
2.3. 水凝胶涂层的设计与表征
水凝胶涂层由甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的HA（HAGMA）和巯基化HA（HASH）构成。该水凝胶不仅具有合适的机械性能（储能模量G′约2.3 kPa），还表现出良好的组织粘附性（粘附强度10.45 kPa）和抗氧化能力（DPPH清除率81%）。
2.4. 复合支架的构建与表征
通过紫外光同步引发SMP层与水凝胶层的交联反应，在界面形成共价连接，确保两层牢固结合。体外爆破压力测试表明，复合支架的密封性能显著优于未涂层SMP支架。
2.5. 复合支架的形状记忆性能
复合支架在37°C下20秒内即可从折叠临时形状恢复至永久形状，实现微创植入。此外，两层之间的溶胀差异还能驱动支架在肠液中发生弯曲变形，更好地适应肠道曲率。
2.6. 复合支架的生物相容性
细胞毒性实验、溶血试验和皮下植入实验均证实复合支架具有良好的生物相容性，满足肠道修复应用要求。
2.7. 复合支架在细胞招募中的生物活性
划痕实验和Transwell迁移实验表明，水凝胶涂层能显著促进肠上皮细胞（IEC-6）的迁移和招募，加速上皮修复。
2.8. 复合支架的抗氧化性能
DPPH自由基清除实验和细胞氧化应激模型证明，复合支架能有效清除ROS，减轻氧化损伤。MitoSOX染色进一步显示其能抑制线粒体超氧化物产生，保护线粒体功能。
2.9. 复合支架通过抗氧化活性对巨噬细胞的抗炎作用
与抗氧化剂Tempol类似，复合支架能显著抑制脂多糖（LPS）和γ-干扰素（IFN-γ）诱导的巨噬细胞M1极化，降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和干扰素-β（IFN-β）等促炎因子的分泌。
2.10. 复合支架在EAF模型中的植入及营养状况改善
兔EAF模型实验显示，复合支架能有效闭合瘘口，减少肠液泄漏。植入支架的动物体重逐渐恢复，血清总蛋白、白蛋白和钾离子水平显著改善，C反应蛋白（CRP）水平下降，表明全身炎症反应减轻。
2.11. 复合支架减轻瘘口及远端肠道损伤和炎症
组织学分析显示，复合支架组瘘口处上皮再生良好，杯状细胞数量恢复，炎症细胞浸润减少。免疫组化显示TNF-α和IL-6表达下调，Ki-67表达上调，表明炎症减轻且上皮增殖活跃。远端肠道形态也得到改善。
2.12. 复合支架的长期结构稳定性和生物安全性体内评估
植入28天后，复合支架仍保持结构完整性，水凝胶涂层逐渐降解。支架未引起梗阻或移位，动物健康状况良好，局部炎症反应显著减轻。
2.13. 转录组分析和通路验证揭示复合支架促进EAF修复的分子机制
RNA测序分析表明，复合支架通过调节OXPHOS、HIF-1信号通路、PI3K-Akt信号通路、紧密连接和黏膜免疫等相关基因表达，促进EAF修复。Western blot验证了复合支架能上调HIF-1α表达和Akt磷酸化水平，激活关键修复通路。
该研究成功开发了一种兼具形状自适应性和抗氧化生物活性的复合支架，为EAF的治疗提供了新策略。该支架不仅能实现微创植入和物理闭合，还能通过调控局部微环境，减轻氧化应激和炎症，促进上皮再生和屏障修复。机制研究表明，其修复作用与激活OXPHOS、HIF-1、PI3K-Akt等关键信号通路密切相关。这项研究为复杂胃肠道上皮缺损的修复提供了新的思路和材料平台，具有重要的临床转化潜力。
