去細胞基質修飾的3D打印食道支架治療放射性食管炎

放射性食管炎是放射療法最常見的急性副作用，會導致一些患者不適，疼痛，甚至是死亡。但是，目前還沒有直接的治療方法，病人時刻面臨著吞咽困難，以及胃酸反流至食道粘膜損傷處。近期，來自浦項科技大學的Dong-Woo Cho教授團隊，在Biomaterials雜志上發(fā)表題為Therapeutic effect of decellularized extracellular matrix-based hydrogel for radiation esophagitis by 3D printed esophageal stent的文章。作者團隊通過支架來遞送水凝膠，從而想要評估特定組織的去細胞化細胞外基質（dECM）水凝膠對于相應受損組織的修復能力，開發(fā)了一種食道來源的去細胞化細胞外基質（EdECM）。該材料展現(xiàn)出優(yōu)越的生物功能性，流變性，以及物理穩(wěn)定性，同時為組織發(fā)育生長提供了一個更好的微環(huán)境。利用3D打印支架作為遞送平臺，很好的保護了所載EdECM。最終將其置入大鼠體內，整體的在凝膠支架能夠快速削弱炎癥響應，因而更好的促進再生。

圖1 整體流程原理圖

圖2 EdECM水凝膠制備流程

作者團隊取下豬食道，將食道層與肌肉層分離，利用物理，化學以及酶處理，最終獲得了EdECM。為了評估去細胞過程的有效性，作者檢測了EdECM中的殘余的DNA量以及ECM量。最后通過細胞活性和增殖實驗證明EdECM的優(yōu)越生物性能。

圖3 EdECM水凝膠流變性

作者隨后測試了EdECM的流變特性。EdECM水凝膠展現(xiàn)出剪切變稀的特性，經(jīng)過各種參數(shù)的比對，3% EdECM水凝膠具有優(yōu)越的剪切恢復率，流變耐久性，穩(wěn)定性以及相對較低的降解率。

圖4 3D打印食道支架

利用3D打印技術，作者打印出各種尺寸的食道支架，其支架設計用于滿足三種要求，一個是開放式的槽結構用于存儲EdECM水凝膠，保護水凝膠在進食時免于被沖刷走，另外一個是支架擁有足夠的彈性可以適應移植位點的大小，最后一點在于支架要有很強的固定功能，避免整體的移動。

圖5 大鼠體內構造放射性食道炎模型

為了構建大鼠體內構造放射性食道炎模型，作者團隊對大鼠進行了胸部放療，并通過進一步的觀測一些病理特征包括進食量，體重，食道組織學評估以及基因表達變化，驗證了該模型的有效性。

圖6 組織學染色評估（DAY16）

圖7 EdECM水凝膠促愈合能力評估（DAY16）

研究表明，特定組織的dECM水凝膠是修復相應組織的關鍵因素，包括去除輻射引起的炎癥。該類型的水凝膠可能同樣可以用于一些炎癥性局部損傷，例如傷口，燒傷或者組織纖維化。

論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0142961220307237