內窺鏡下黏膜剝離術（ESD）作為早期胃腸道腫瘤的微創治療手段，其臨床應用仍受限于現有黏膜下注射劑的性能不足。目前臨床標準注射劑生理鹽水（NS）因粘度低、擴散速度快，需頻繁補充注射，這不僅破壞手術連續性，而且增加并發癥風險。此外，NS的導電性能不足會干擾電刀切割過程中的電熱耗散，可能導致意外組織損傷。更關鍵的是，現有注射材料難以在維持生理運動下機械穩定性的同時，實現與電手術器械的良好相容性。因此，開發既能提供持久黏膜下支撐、又能建立生理適應性電接口的先進材料，是克服上述雙重挑戰的關鍵，這一目標在現有臨床實踐中尚未實現。
圖1. PEDOT:PSS/F127作為黏膜下液墊用于ESD手術。a) F127 與 PEDOT:PSS 的化學結構及示意圖。b) PEDOT:PSS/F127 水凝膠作為黏膜下墊液的優勢特性。c) PEDOT:PSS/F127 水凝膠具有良好的溫度響應性，可實現體內原位凝膠化；其導電特性有助于在高頻電外科切割過程中分散局部熱量，降低熱灼傷及術中出血風險。
水凝膠因其可調的理化性質及適應動態手術環境的潛力，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水凝膠上，根據它們的凝膠機制進行分類：(1) 響應性水凝膠（如熱敏和pH響應系統），(2) 能量活化水凝膠（如光和化學交聯系統），(3) 剪切稀化注射水凝膠。每種水凝膠都具有獨特的優勢，但在臨床應用中遇到了特定的限制。響應性水凝膠（如殼聚糖、聚丙烯酸、Pluronic F127）可在體溫或pH等生理刺激下發生快速溶膠-凝膠轉變，實現無針注射并具備生物相容性與機械支撐。然而，其凝膠強度通常較低，難以滿足手術要求；光交聯水凝膠可通過光引發聚合實現精確的空間控制，但受限于光穿透深度及潛在光毒性風險；化學交聯水凝膠可實現即時凝膠、可調控降解及較高機械強度，但不可逆的交聯特性可能使術后切除復雜化，并阻礙組織修復；剪切稀化水凝膠的粘度在剪切應力下降低，便于內窺鏡針頭注射。然而，其機械支撐不足及粘彈性恢復延遲可能導致擴散問題，影響支撐效果。與NS相比，這些水凝膠已被證明可以增強黏膜提升效果；然而，它們并沒有利用提高導電性的潛在好處來提高ESD過程的安全性和有效性。提高水凝膠基質的導電性有助于提高電手術性能，促進電刀切割過程中有效的電流傳導和熱耗散。這種改良可以減少因組織過熱導致的損傷和穿孔的風險，從而有助于改善手術效果。這些不足凸顯了對新型材料的迫切需求——該材料需協同整合機械強度、導電性與溫敏性，為ESD手術提供整體解決方案。
近日，顧忠澤教授及其團隊在Advanced Healthcare Materials雜志上發表了一項創新性研究（Hydrogen Bond-Driven Conductive Thermosensitive Hydrogel for Advancing Endoscopic Electrosurgery），成功開發了一種氫鍵驅動的導電熱敏水凝膠—聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽/Pluronic F127 (PEDOT:PSS/F127)。該材料協同整合了兩個臨床關鍵特性：溫敏性與適應生理的導電性。與傳統的受機械強度限制的F127體系不同，F127的醚氧和PEDOT:PSS的磺酸基之間的氫鍵網絡將存儲模量提高了156% (G′= 13.11±0.22 KPa，而F127為5.12±0.13 KPa)，同時保持了等效的熱響應性（凝膠化溫度和時間）和剪切稀化注射性。加入的PEDOT:PSS后，該體系的電導率達到0.95±0.06 S/m。體內ESD手術評估證實了該水凝膠的雙重優勢：(1) 氫鍵網絡強化的機械性能顯著優于NS或純F127，能更持久有效地維持黏膜提升高度；(2) 提高的導電性促進了均勻的電流分布，有效降低了熱損傷風險。與NS和F127相比，電切區域溫度分別顯著降低8.7℃和3℃，同時觀察到碳化和出血現象減少。這些特性的協同作用不僅滿足了手術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水凝膠成為推進微創手術技術的有前途的平臺。
圖2. ESD術中應用效果評估。a) 應用PEDOT:PSS/F127水凝膠作為黏膜下注射墊液過程中內鏡下的實時成像。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，由高頻電刀切割形成的創面內鏡圖像對比。c) ESD術切除的黏膜組織經H&E染色后的組織學圖像。
東南大學狄真寧、南京大學醫學院項英為本文的第一作者，東南大學顧忠澤教授、周鑫博士和南京大學醫學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
原文標題：Hydrogen Bond-Driven Conductive Thermosensitive Hydrogel for Advancing Endoscopic Electrosurgery
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