手外伤修复后最怕“粘”住动不了?Nature子刊:这款润滑水凝胶让肌腱重获自由


我们的双手每天要完成成千上万次精细动作——打字、握杯、系鞋带、捏住一支笔。但假如手指深处的屈肌腱断了,即便手术缝得再好,也可能因为一个让人头疼的后果而前功尽弃:肌腱周围粘连。

简单说,就是肌腱在愈合过程中跟旁边的组织“长”在了一起。结果呢?手指伸不直、弯不到位,用力还会疼。严重时,医生只能再做一次手术去“刮”开粘连组织,但效果有限,还可能越做越糟。

目前还没有被广泛接受的预防产品,临床医生和患者最迫切需要的,是一种能在肌腱和周围组织之间“隔”开、又不妨碍正常活动的材料。

不久前,斯坦福大学的研究团队在Nat Commun上发表了一项很有潜力的成果。他们开发了一种动态交联的超分子水凝胶,代号PTw。这种材料的用法很简单:医生做完肌腱修复后,把它涂抹在肌腱周围,再缝合伤口。它会自己形成一层平滑、润滑的隔离层,既不让肌腱跟旁边的组织“搭上”,也不耽误手指活动。

它凭什么能做到“不粘又润滑”

PTw水凝胶只有两种主要成分:一种是经过改造的羟丙甲纤维素(HPMC-C18),另一种是非常常见的药用辅料吐温20。吐温20的加入,让原本稳定的疏水交联点变得更“会活动”。换句话说,这种凝胶在静态时像固体,能稳稳待在原地;一旦受到剪切力(比如手指弯曲),它的粘度会骤降,像液体一样流动,从而不抵抗肌腱滑动;等运动停止,它又迅速恢复成凝胶状。这种剪切变稀和自愈合的能力,可以反复发生。

而且这种材料对温度不敏感,从冰箱拿出来(4°C)、在手术室操作(25°C)到进入人体(37°C),它的硬度和弹性几乎不变。它在4°C存放一年以上,性能也没有下降。此外,它几乎不吸水膨胀,体积增加不到7%,不会像某些传统水凝胶那样因为溶胀而压迫周围组织。

图1. PTw水凝胶的表征

粘得住却不“死”粘:关键在界面行为

一个好屏障既要粘住组织不跑位,又不能在组织滑动时整片脱落。研究人员测试了PTw水凝胶在人皮下组织、人肌腱以及大鼠皮下组织上的表现。

结果发现,当受到剪切力时,发生断裂的位置是在水凝胶内部,而不是凝胶与组织的接触面。在拉伸实验中,水凝胶薄膜可以拉伸到原长的16倍才从内部断开。即便组织表面是湿润的(比如先用液体打湿),它也能顺利附着。这意味着PTw水凝胶会始终覆盖在肌腱表面,同时允许肌腱在它的内部“滑”过去,而不是被死死固定住。

图2. PTw水凝胶的组织粘附性

人体标本试验:不卡顿,不伤肌腱

为了更接近真实临床场景,研究者使用了人体尸体前臂,模拟最常见的II区指深屈肌腱损伤并进行修复。在修复处涂上PTw水凝胶后,反复屈伸手指,同时测量需要施加的力。

结果显示,涂了水凝胶的手指,屈伸时的峰值负荷和平均做功都没有明显增加。换句话说,它没有给肌腱滑动额外“添堵”。另外,把肌腱切下来泡在水凝胶里48小时,其弹性和强度也没受影响。这说明PTw水凝胶既不会阻碍肌腱的正常滑动,也不会削弱肌腱自身。

大鼠跟腱模型:功能改善实打实

接下来,研究团队在大鼠身上做了更深入的验证。他们将大鼠跟腱完全切断再修复,然后在伤口周围涂上PTw水凝胶(对照组不涂任何东西)。

滞留时间够长。凝胶里掺了近红外染料,用活体成像追踪。结果显示,凝胶在体内的平均半衰期约为4.7天,能够覆盖肌腱愈合最关键的前2到3周炎症期和增殖早期。术后第3周,仍有超过一半的动物手术部位信号明显高于背景。

活动度明显改善。术后8周,通过步态分析测量大鼠踝关节活动范围。没有处理的大鼠比术前平均损失了4.4°的活动度,而用PTw水凝胶的大鼠只损失了2.5°。更关键的是背屈能力——也就是脚尖向上勾的角度,这项动作对跟腱张力要求很高。未治疗的大鼠背屈角度比术前平均下降了12%,但PTw治疗组不仅没降,反而比术前平均增加了19%,两组之间差异显著。此外,治疗组的恢复一致性也更好,个体差异更小。

图3. PTw水凝胶在大鼠跟腱损伤中的滞留与功能改善

安全不出格:不干扰愈合,不引发炎症

术后8周,研究人员取下大鼠跟腱进行力学测试和组织切片观察。结果很明确:所有受伤过的肌腱强度都比正常肌腱低,但涂了PTw水凝胶的跟腱与没涂的跟腱在极限抗拉强度和弹性模量上没有差别。也就是说,凝胶没有让愈合质量变差。

组织切片显示,各组肌腱愈合良好,没有发现水凝胶引发的额外炎症反应。细胞实验和血液生化指标(肝肾功能)也证实了这种材料的生物相容性。

小结

PTw水凝胶最吸引人的地方在于它的简单和实用。它只有两种成分,都是已被批准用于药物的辅料,生产起来不复杂,可以轻松融入现有手术流程。它具备剪切变稀、自愈合、不溶胀、组织粘附等特性,能在非常狭窄的手指屈肌腱鞘里形成一层润滑屏障。人体尸体实验和大鼠模型均证明,它能显著改善术后活动度,并且不损害肌腱自身的愈合强度。对于长期缺少有效手段的肌腱术后粘连问题,这项技术提供了一条安全、有效且具备很高临床转化潜力的新路径。(生物谷Bioon.com)

参考文献:

Meany, E.L., Williams, C.M., Song, Y.E.et al.Preventing peritendinous adhesions using lubricious supramolecular hydrogels.Nat Commun(2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71244-y


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