內(nèi)窺鏡下黏膜剝離術(shù)（ESD）作為早期胃腸道腫瘤的微創(chuàng)治療手段，其臨床應(yīng)用仍受限于現(xiàn)有黏膜下注射劑的性能不足。目前臨床標(biāo)準(zhǔn)注射劑生理鹽水（NS）因粘度低、擴(kuò)散速度快，需頻繁補(bǔ)充注射，這不僅破壞手術(shù)連續(xù)性，而且增加并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。此外，NS的導(dǎo)電性能不足會(huì)干擾電刀切割過(guò)程中的電熱耗散，可能導(dǎo)致意外組織損傷。更關(guān)鍵的是，現(xiàn)有注射材料難以在維持生理運(yùn)動(dòng)下機(jī)械穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與電手術(shù)器械的良好相容性。因此，開(kāi)發(fā)既能提供持久黏膜下支撐、又能建立生理適應(yīng)性電接口的先進(jìn)材料，是克服上述雙重挑戰(zhàn)的關(guān)鍵，這一目標(biāo)在現(xiàn)有臨床實(shí)踐中尚未實(shí)現(xiàn)。
圖1. PEDOT:PSS/F127作為黏膜下液墊用于ESD手術(shù)。a) F127 與 PEDOT:PSS 的化學(xué)結(jié)構(gòu)及示意圖。b) PEDOT:PSS/F127 水凝膠作為黏膜下墊液的優(yōu)勢(shì)特性。c) PEDOT:PSS/F127 水凝膠具有良好的溫度響應(yīng)性，可實(shí)現(xiàn)體內(nèi)原位凝膠化；其導(dǎo)電特性有助于在高頻電外科切割過(guò)程中分散局部熱量，降低熱灼傷及術(shù)中出血風(fēng)險(xiǎn)。
水凝膠因其可調(diào)的理化性質(zhì)及適應(yīng)動(dòng)態(tài)手術(shù)環(huán)境的潛力，被視為極具前景的替代材料。在ESD的背景下，目前的研究主要集中在三類(lèi)水凝膠上，根據(jù)它們的凝膠機(jī)制進(jìn)行分類(lèi)：(1) 響應(yīng)性水凝膠（如熱敏和pH響應(yīng)系統(tǒng)），(2) 能量活化水凝膠（如光和化學(xué)交聯(lián)系統(tǒng)），(3) 剪切稀化注射水凝膠。每種水凝膠都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但在臨床應(yīng)用中遇到了特定的限制。響應(yīng)性水凝膠（如殼聚糖、聚丙烯酸、Pluronic F127）可在體溫或pH等生理刺激下發(fā)生快速溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)無(wú)針注射并具備生物相容性與機(jī)械支撐。然而，其凝膠強(qiáng)度通常較低，難以滿(mǎn)足手術(shù)要求；光交聯(lián)水凝膠可通過(guò)光引發(fā)聚合實(shí)現(xiàn)精確的空間控制，但受限于光穿透深度及潛在光毒性風(fēng)險(xiǎn)；化學(xué)交聯(lián)水凝膠可實(shí)現(xiàn)即時(shí)凝膠、可調(diào)控降解及較高機(jī)械強(qiáng)度，但不可逆的交聯(lián)特性可能使術(shù)后切除復(fù)雜化，并阻礙組織修復(fù)；剪切稀化水凝膠的粘度在剪切應(yīng)力下降低，便于內(nèi)窺鏡針頭注射。然而，其機(jī)械支撐不足及粘彈性恢復(fù)延遲可能導(dǎo)致擴(kuò)散問(wèn)題，影響支撐效果。與NS相比，這些水凝膠已被證明可以增強(qiáng)黏膜提升效果；然而，它們并沒(méi)有利用提高導(dǎo)電性的潛在好處來(lái)提高ESD過(guò)程的安全性和有效性。提高水凝膠基質(zhì)的導(dǎo)電性有助于提高電手術(shù)性能，促進(jìn)電刀切割過(guò)程中有效的電流傳導(dǎo)和熱耗散。這種改良可以減少因組織過(guò)熱導(dǎo)致的損傷和穿孔的風(fēng)險(xiǎn)，從而有助于改善手術(shù)效果。這些不足凸顯了對(duì)新型材料的迫切需求——該材料需協(xié)同整合機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性與溫敏性，為ESD手術(shù)提供整體解決方案。
近日，顧忠澤教授及其團(tuán)隊(duì)在Advanced Healthcare Materials雜志上發(fā)表了一項(xiàng)創(chuàng)新性研究（Hydrogen Bond-Driven Conductive Thermosensitive Hydrogel for Advancing Endoscopic Electrosurgery），成功開(kāi)發(fā)了一種氫鍵驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)電熱敏水凝膠—聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽/Pluronic F127 (PEDOT:PSS/F127)。該材料協(xié)同整合了兩個(gè)臨床關(guān)鍵特性：溫敏性與適應(yīng)生理的導(dǎo)電性。與傳統(tǒng)的受機(jī)械強(qiáng)度限制的F127體系不同，F127的醚氧和PEDOT:PSS的磺酸基之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)將存儲(chǔ)模量提高了156% (G′= 13.11±0.22 KPa，而F127為5.12±0.13 KPa)，同時(shí)保持了等效的熱響應(yīng)性（凝膠化溫度和時(shí)間）和剪切稀化注射性。加入的PEDOT:PSS后，該體系的電導(dǎo)率達(dá)到0.95±0.06 S/m。體內(nèi)ESD手術(shù)評(píng)估證實(shí)了該水凝膠的雙重優(yōu)勢(shì)：(1) 氫鍵網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)化的機(jī)械性能顯著優(yōu)于NS或純F127，能更持久有效地維持黏膜提升高度；(2) 提高的導(dǎo)電性促進(jìn)了均勻的電流分布，有效降低了熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。與NS和F127相比，電切區(qū)域溫度分別顯著降低8.7℃和3℃，同時(shí)觀察到碳化和出血現(xiàn)象減少。這些特性的協(xié)同作用不僅滿(mǎn)足了手術(shù)支撐材料的基本要求，而且還提供了卓越的多功能性，使PEDOT:PSS/F127水凝膠成為推進(jìn)微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的有前途的平臺(tái)。
圖2. ESD術(shù)中應(yīng)用效果評(píng)估。a) 應(yīng)用PEDOT:PSS/F127水凝膠作為黏膜下注射墊液過(guò)程中內(nèi)鏡下的實(shí)時(shí)成像。b) 分別使用生理鹽水（NS）、F127和PEDOT:PSS/F127水凝膠作為黏膜下注射墊液時(shí)，由高頻電刀切割形成的創(chuàng)面內(nèi)鏡圖像對(duì)比。c) ESD術(shù)切除的黏膜組織經(jīng)H&E染色后的組織學(xué)圖像。
東南大學(xué)狄真寧、南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院項(xiàng)英為本文的第一作者，東南大學(xué)顧忠澤教授、周鑫博士和南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院徐桂芳教授為通訊作者。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202501495
原文標(biāo)題：Hydrogen Bond-Driven Conductive Thermosensitive Hydrogel for Advancing Endoscopic Electrosurgery
