去细胞基质修饰的3D打印食道支架治疗放射性食管炎

放射性食管炎是放射疗法最常见的急性副作用，会导致一些患者不适，疼痛，甚至是死亡。但是，目前还没有直接的治疗方法，病人时刻面临着吞咽困难，以及胃酸反流至食道粘膜损伤处。近期，来自浦项科技大学的Dong-Woo Cho教授团队，在Biomaterials杂志上发表题为Therapeutic effect of decellularized extracellular matrix-based hydrogel for radiation esophagitis by 3D printed esophageal stent的文章。作者团队通过支架来递送水凝胶，从而想要评估特定组织的去细胞化细胞外基质（dECM）水凝胶对于相应受损组织的修复能力，开发了一种食道来源的去细胞化细胞外基质（EdECM）。该材料展现出优越的生物功能性，流变性，以及物理稳定性，同时为组织发育生长提供了一个更好的微环境。利用3D打印支架作为递送平台，很好的保护了所载EdECM。最终将其置入大鼠体内，整体的在凝胶支架能够快速削弱炎症响应，因而更好的促进再生。

图1 整体流程原理图

图2 EdECM水凝胶制备流程

作者团队取下猪食道，将食道层与肌肉层分离，利用物理，化学以及酶处理，最终获得了EdECM。为了评估去细胞过程的有效性，作者检测了EdECM中的残余的DNA量以及ECM量。最后通过细胞活性和增殖实验证明EdECM的优越生物性能。

图3 EdECM水凝胶流变性

作者随后测试了EdECM的流变特性。EdECM水凝胶展现出剪切变稀的特性，经过各种参数的比对，3% EdECM水凝胶具有优越的剪切恢复率，流变耐久性，稳定性以及相对较低的降解率。

图4 3D打印食道支架

利用3D打印技术，作者打印出各种尺寸的食道支架，其支架设计用于满足三种要求，一个是开放式的槽结构用于存储EdECM水凝胶，保护水凝胶在进食时免于被冲刷走，另外一个是支架拥有足够的弹性可以适应移植位点的大小，最后一点在于支架要有很强的固定功能，避免整体的移动。

图5 大鼠体内构造放射性食道炎模型

为了构建大鼠体内构造放射性食道炎模型，作者团队对大鼠进行了胸部放疗，并通过进一步的观测一些病理特征包括进食量，体重，食道组织学评估以及基因表达变化，验证了该模型的有效性。

图6 组织学染色评估（DAY16）

图7 EdECM水凝胶促愈合能力评估（DAY16）

研究表明，特定组织的dECM水凝胶是修复相应组织的关键因素，包括去除辐射引起的炎症。该类型的水凝胶可能同样可以用于一些炎症性局部损伤，例如伤口，烧伤或者组织纤维化。

论文链接：
https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0142961220307237