综述：基于聚合物植入物的术后粘连预防机制策略：从界面到本体的设计理念

　　本综述创新性提出"界面优先于本体"（interface-before-bulk）的设计理念，系统阐述聚合物抗粘连植入物（AAIs）通过界面特性（抗污染、抗炎、抗纤维化）主导作用结合本体特性（机械强度、降解动力学）协同预防术后粘连（POAs）的机制策略，为新一代抗粘连材料设计提供理论框架。

　　

Abstract

术后粘连（Postoperative Adhesions, POAs）作为外科手术后的普遍并发症，在上消化道手术中发生率高达93%-100%，在下消化道手术中达67%-93%。这种由手术创伤引发的异常纤维化连接可导致慢性盆腔痛、不孕症、肠梗阻等严重临床后果，每年仅在美国就造成超过20亿美元的医疗负担。传统防治方法包括优化手术技术、药物干预和抗粘连植入物（Anti-Adhesion Implants, AAIs），其中聚合物基AAIs因其可调控的降解特性、机械性能、生物相容性及多功能化优势成为最具前景的解决方案。

Introduction

当前防治策略存在明显局限性：手术技术虽能减轻组织创伤但无法完全消除粘连风险；药物干预因系统副作用、局部效果不足和快速清除等问题难以临床转化。传统AAIs主要依赖本体屏障功能实现机械隔离，但在界面顺应性、滞留性和生物活性调控方面表现不足。近年来研究逐渐揭示粘连形成的关键机制：凝血因子XIIIa（FXIIIa）催化纤维蛋白交联形成ε-(γ-谷氨酰)-赖氨酸键稳定粘连结构，而带正电聚合物与负电血液蛋白的静电相互作用可在手术界面引发快速水凝胶形成，这为界面工程提供了新思路。

Mechanisms of AAI in Preventing POAs

粘连形成本质上是受损组织界面异常修复的过程。AAIs防治机制主要通过三个层面实现：

1. 1.

   物理屏障作用：隔离受损组织表面，阻止成纤维细胞浸润和细胞外基质（ECM）沉积

2. 2.

   界面生物调控：通过表面化学特性调控炎症反应、减少蛋白质污染、抑制纤维化进程

3. 3.

   时空功能适配：在愈合关键期维持屏障完整性，随后适时降解避免二次手术移除

The Material Types, Forms and Design Strategies of AAIs

聚合物AAIs主要分为天然聚合物（如纤维素、壳聚糖、透明质酸）和合成聚合物（如聚乙二醇PEG、聚乳酸PLA、聚己内酯PCL）两大类。材料形式包括：

• •

  膜材料：提供机械分离功能，可通过表面改性增强抗粘附性

• •

  水凝胶：具备优异组织顺应性和载药能力，可实现治疗分子控释

• •

  电纺纤维：高比表面积利于细胞相互作用，纤维结构模拟天然ECM

• •

  纳米片层：超薄界面适配复杂解剖结构，实现精准局部干预

设计策略强调"界面优先"原则：

• •

  表面功能化：引入两性离子聚合物、聚乙二醇化等抗污染涂层

• •

  生物活性修饰：负载抗炎药物（如地塞米松）、抗纤维化剂（如转化生长因子TGF-β抑制剂）

• •

  物化特性调控：优化表面拓扑结构、电荷分布、亲疏水平衡

• •

  智能响应系统：开发pH、酶或氧化还原响应型释药系统

Outlook and Future Directions

未来发展方向聚焦四个维度：

1. 1.

   界面机制深度解析：借助单细胞测序、空间转录组学等技术揭示界面分子事件

2. 2.

   先进聚合物化学：发展动态共价化学、点击化学等新型合成策略

3. 3.

   数据驱动材料发现：结合机器学习和高通量筛选加速材料优化

4. 4.

   场景特异性设计：针对腹腔、盆腔、心包等不同解剖环境定制解决方案

Conclusion

术后粘连防治需要从根本上转变设计范式：从被动屏障转向主动界面工程。有效的AAIs设计应优先考虑界面特性（抗污染、抗炎、抗纤维化）的核心作用，同时优化本体特性（机械强度、降解动力学）提供支撑功能。这种"界面优先于本体"的策略通过精准干预早期粘连形成事件，为下一代抗粘连植入物开发提供了创新框架。

CRediT authorship contribution statement

Shengli Gao：原始起草、调查、形式分析、数据整理、概念化；Jingwen Liu：评审编辑、监督；Yong Zhang：评审编辑、监督；Zhen Zheng：评审编辑、监督、概念化。

Declaration of competing interest

作者声明不存在可能影响本研究的竞争性经济利益或个人关系。

Acknowledgement

作者感谢上海市第六人民医院刘森教授在稿件修订过程中提供的宝贵指导和建设性意见。