研究背景
宫腔粘连 (Intrauterine Adhesion, IUAs) 是一种妇科常见疾病，其病因是由于宫腔内侵袭性操作或感染等诱因致使子宫内膜局部性损伤，在瘢痕修复的过程中引起宫腔内粘连。随着人工流产率的不断上升，宫腔粘连的发病率也呈逐年增长的趋势。
目前，“宫腔镜检查”以及“宫腔镜下宫腔粘连分离术” (Transcervical resection of adhesions, TCRA) 分别是 IUAs 诊断的金标准和 IUAs 治疗的首选方法。然而，术后宫腔粘连的高复发率依然是临床治疗中十分棘手的难点，尤其是重度宫腔粘连术后的复发率高达 62.5%。因此，寻找有效的方法使受损的子宫内膜再生，防止术后再次粘连是当务之急。
17-β 雌二醇 (E2) 是成熟卵巢卵泡分泌的一种天然雌激素，具有很强的生物学活性，常用于宫内节育器手术期的治疗。但雌激素在大剂量和长时间使用时，会对乳房、心血管、肝脏等器官有潜在的副作用。
基于此，四川师范大学王义博士、赵丽娟教授团队提出了将具有良好生物相容性的聚甲基丙烯酸羟乙酯 (PHEMA) 水凝胶与载雌二醇的介孔二氧化硅 (E2@SiO₂) 复合，设计了一种力学性能稳定的屏障材料：PHMH-Si 水凝胶。
该水凝胶网络通过共价键和非共价键构建，使其具有比大多数报道的 PHEMA 基水凝胶更优异的力学性能。
同时，共价键赋予水凝胶良好的稳定性，其力学性能和稳定性可与典型的宫内节育器 (IUD) 相媲美。 体内外实验表明，该水凝胶具有与纯 PHEMA 水凝胶相似的生物相容性。 此外，该水凝胶可持续稳定释放雌二醇，并能够促进子宫内膜细胞增殖、抑制纤维化生长。
← 该高强高韧 PHMH-Si 水凝胶的力学性能展示
因此，这些优点使得该材料在IUAs治疗中非常有前景，为宫腔粘连的治疗提供一种新的思路。相关工作以题为“A mechanically robust and stable estradiol-loaded PHEMA-based hydrogel barrier for intrauterine adhesion treatment”的论文发表在英国皇家化学会出版的国际权威材料期刊 Journal of Materials Chemistry B 上，并被选为热点文章。
研究内容
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研究人员进一步使用 IUAs 大鼠模型来评估 PHMH-Si 水凝胶的创伤修复效果。采用 H&E 染色、Masson 染色和 Ki-67 免疫组化染色，揭示假手术组、IUAs 组和 PHMH-Si 水凝胶组治疗后子宫的病理变化（如图 4）。与假手术组相比，IUAs 组子宫内膜腺体的数量和 Ki-67 阳性细胞的比例显著减少，子宫内膜变薄，纤维化显著增加，这表明大鼠 IUAs 模型已成功构建。而与 IUAs 组相比，PHMH 水凝胶组和 PHMH-Si 水凝胶组在 H&E 染色下均未显示出明显的宫内粘连迹象，显示出优异的粘连预防效果。PHMH 水凝胶组的子宫内膜厚度、腺体数量和 Ki-67 阳性细胞比例高于 IUAs 组，而 PHMH 的纤维化面积百分比低于 IUAs 组。这些结果表明，PHMH 水凝胶起到了术后机械屏障作用，维持了子宫腔的形态，避免宫腔粘连。在引入 E2@SiO₂ 之后，由于 PHMH-Si 水凝胶具有稳定的 E2 释放能力，可进一步促进子宫内膜修复并抑制纤维组织的形成，因此 PHMH-Si 水凝胶组子宫内膜厚度、腺体数量和 Ki-67 阳性细胞比例进一步增加，并且纤维化面积百分比进一步降低，显示出良好的治疗效果。PHMH-Si 水凝胶同时具有良好的阻隔和治疗效果，有望用作治疗 IUAs 的一种新材料。
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总结展望
研究者利用化学交联和离子配位交联，成功地制备了一种强韧的负载雌二醇的 PHEMA 基水凝胶。杂化交联不仅能耗散能量，还能保持网络的弹性，从而显著提升了 PHEMA 基水凝胶的力学性能。
该水凝胶材料在模拟宫腔液中浸泡 30 天后，仍具有良好的机械稳定性和溶胀性。其优良的力学性能和稳定性可与典型的宫内节育器 (IUD) 相媲美。此外，该水凝胶具有良好的体内外生物相容性和长期稳定的药物缓释能力 (46.02 ng d⁻¹)，并具有促进子宫内膜细胞增殖和抑制纤维化形成等良好的治疗效果。
这种组合优势意味着水凝胶不仅能在局部持续释放雌激素，而且在宫腔内形成一种强韧、稳定的屏障，为宫腔粘连的治疗提供了一种新的策略。
论文信息
A mechanically robust and stable estradiol-loaded PHEMA-based hydrogel barrier for intrauterine adhesion treatment
Xiangyan Xie#, Ruijuan Xu#, Hongyan Ouyang, Shiqiao Tan, Chuan Guo, Xingqi Luo, Yuanjie Xie, Di Wu, Xiangyu Dong, Jinrong Wu, Yi Wang*, Lijuan Zhao*
J. Mater. Chem. B, 2022, 10, 8684-8695
https://doi.org/10.1039/D2TB01740G
通讯作者简介
四川师范大学化学与材料科学学院
本文通讯作者，主要从事水凝胶材料的高性能化与功能化研究。参与“十四五”国家重点研发计划“文化科技与现代服务业”重点专项，主持国家自然科学基金青年基金 1 项、省级项目 1 项。以第一及通讯作者身份在 Chem. Eng. J., Carbohyd. Polym., J. Mater. Chem. B, Prog. Org. Coat., Polymer 等期刊上发表 SCI 论文 13 篇，并申请多项国家发明专利。
四川师范大学化学与材料科学学院
本文通讯作者，四川师范大学教授，博士生导师，主要研究功能复合材料，致力于从胶体本征物理化学性质入手，通过微纳结构设计，实现功能型气凝胶、水凝胶材料的制备及其高性能化，探索微观形貌影响材料性能的内在机制。参与“十四五”国家重点研发计划“文化科技与现代服务业”重点专项，主持国家自然科学基金 2 项，教育部项目 1 项，7 项校企合作项目，发表论文 40 余篇。
相关期刊
rsc.li/materials-b
J. Mater. Chem. B
| 2-年影响因子* | 7.571分 |
| 5-年影响因子* | 6.788分 |
| 最高 JCR 分区* | Q1 材料-生物材料 |
| CiteScore 分† | 10.3分 |
| 中位一审周期‡ | 27 天 |
Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是，Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用，Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用，Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。
Jeroen Cornelissen