復(fù)旦大學(xué)俞麟教授和上海第十人民醫(yī)院彭琛副研究員合作開(kāi)發(fā)三模式生物成像技術(shù)用于揭示PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠體內(nèi)降解機(jī)理
生物材料的可降解性給其臨床應(yīng)用帶來(lái)了許多機(jī)遇，但同時(shí)也面臨著諸多的挑戰(zhàn)。特別是，可降解生物材料的體內(nèi)降解行為對(duì)其體內(nèi)功能的實(shí)現(xiàn)扮演著至關(guān)重要的角色。復(fù)旦大學(xué)聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室俞麟教授與上海第十人民醫(yī)院彭琛副研究員合作開(kāi)發(fā)了一種三模式生物成像技術(shù)，能夠用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)合成聚合物在體內(nèi)的降解行為，并以具有臨床應(yīng)用潛力的可注射的PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠作為演示材料驗(yàn)證了該多模式成像技術(shù)。
團(tuán)隊(duì)分別設(shè)計(jì)合成了一種大分子熒光探針和一種磁共振成像造影劑。體外流變學(xué)測(cè)試表明，兩種探針的引入不影響PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠體系的凝膠化行為。在小鼠皮下注射載有兩種探針的PLGA-PEG-PLGA水凝膠后，能夠通過(guò)超聲、熒光和磁共振成像三者協(xié)同地示蹤凝膠在體內(nèi)的降解過(guò)程。將無(wú)損成像示蹤與傳統(tǒng)解剖觀察相結(jié)合后，首次提出PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠體內(nèi)降解過(guò)程的三階段機(jī)理：PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠體內(nèi)降解的第一階段由表面溶蝕控制，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻嫒芪g與PLGA嵌段水解相結(jié)合的降解機(jī)制，而最后一階段降解則由殘余的PLGA嵌段水解機(jī)制起主導(dǎo)作用。在整個(gè)體內(nèi)降解過(guò)程中，凝膠的含水量由于溶脹先呈現(xiàn)短暫上升，然后持續(xù)下降直到一個(gè)恒定的水平。研究還發(fā)現(xiàn)，溶蝕的PLGA-PEG-PLGA聚合物及其降解產(chǎn)物主要通過(guò)肝、膽和脾臟進(jìn)行消除。因此，該研究不僅深入地揭示了PLGA-PEG-PLGA熱致水凝膠在體內(nèi)的降解過(guò)程，而且有助于推動(dòng)該類(lèi)水凝膠未來(lái)的臨床應(yīng)用。
同時(shí)，該研究開(kāi)發(fā)的多模態(tài)生物成像技術(shù)除了能夠提供材料的形態(tài)學(xué)變化和代謝途徑等信息之外，還可以無(wú)損地觀察材料周?chē)M織的炎癥反應(yīng)。進(jìn)一步考慮到所使用的大分子熒光探針和磁性納米顆粒具有合成簡(jiǎn)單、封裝方便等優(yōu)點(diǎn)，故該平臺(tái)技術(shù)還很容易拓展并應(yīng)用于其它可降解生物材料中。
該研究成果以“Visualizing the in vivo evolution of an injectable and thermosensitive hydrogel using tri-modal bioimaging” 為題，發(fā)表于Small Methods 2020, 2000310，文章的第一作者為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士生陳曉斌，俞麟教授和彭琛副研究員為通訊作者，丁建東教授為共同作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.202000310#
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