关键词：生物粘附水凝胶；乳杆菌；宫内长效滞留；微生态重塑；子宫内膜损伤；宫腔粘连；生育修复

Lactobacillus-Loaded Bioadhesive Hydrogel with Prolonged Retention and Microenvironmental Remodeling for Endometrial Repair and Fertility Restoration

First published: 21 August 2026

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77229

摘要（Abstract） 子宫内膜基底层损伤易造成内膜再生障碍，诱发宫腔粘连，严重可导致不孕。现有的临床水凝胶制剂难以同时实现宫腔部位长效滞留，以及氧化应激、炎症、生殖道微生态的多重调控。本文采用 α-硫辛酸、L-精氨酸、单宁酸三种天然小分子，一锅法构建可注射生物粘附水凝胶，同时封装约氏乳杆菌得到 LAT@L。依靠氢键、静电、共价多重相互作用，该水凝胶具备优异湿组织粘附性能，在大鼠宫腔内实现超过 14 天长效留存。水凝胶基质本身可以清除活性氧、抑制局部炎症反应、缓解组织纤维化；封装的活乳杆菌持续释放定植，重塑宫腔局部微生态。体内实验证实，LAT@L 可以促进子宫内膜腺体再生、血管新生，显著修复损伤子宫内膜，恢复大鼠受孕能力。该活生物材料策略，为子宫内膜损伤相关不孕提供新的治疗思路。

一、引言

子宫内膜机械损伤、宫腔感染会破坏内膜基底层，是宫腔粘连、薄型子宫内膜、继发性不孕的重要诱因。临床现有透明质酸类水凝胶主要起到物理隔离防粘连效果，但在宫腔体液冲刷下降解速度快，体内滞留时间短，缺少对局部氧化应激、过度炎症、纤维化、生殖道微生态失衡的同步干预。 乳杆菌是女性生殖道核心有益菌，可以抑制致病菌增殖、下调炎症水平；但游离乳杆菌直接宫腔给药极易被体液冲刷流失，细菌活性难以维持，无法在损伤部位持续发挥作用。 因此本研究目标：开发一种可注射、湿态强粘附、宫内长时滞留的益生菌复合水凝胶，整合小分子抗氧化抗炎活性与乳杆菌微生态调节能力，从多维度改善损伤宫腔微环境，促进内膜组织再生，最终实现生育功能修复。

图 1：LAT@L 益生菌生物粘附水凝胶构建及子宫内膜修复整体原理图。(a) 水凝胶组分：α-硫辛酸（LA）、L-精氨酸（Arg）、单宁酸（TA）和约氏乳杆菌；一锅混合，依靠多重非共价与共价相互作用原位形成水凝胶；(b) 注射至受损大鼠宫腔内壁，依靠单宁酸带来的湿粘附作用长时间锚定在组织表面，实现 > 14 天的宫内滞留；材料具备多重功能：清除 ROS 抗氧化、抑制局部炎症、缓解纤维化，同时封装乳杆菌持续定植重塑宫腔微生态；(c) 体内治疗最终效果：促进子宫内膜腺体再生、血管新生，修复受损内膜，恢复大鼠受孕与胚胎着床能力。

二、结果与讨论

图 2：不同配比 LAT 系列水凝胶理化、流变以及粘附性能表征。(a) 不同原料配比水凝胶成胶宏观实物照片，筛选最优配方 LAT；(b) 流变时间扫描测试，验证混合后原位凝胶化动力学过程；(c) 应变扫描、频率扫描测试水凝胶储能、损耗模量，评估凝胶力学与抗形变能力；(d) 离体湿组织表面的剪切粘附强度定量测试；(e) 湿组织表面凝胶粘附实拍图像，直观展示湿态下粘附效果；(f) 水凝胶体外溶胀行为、体外降解曲线。结果表明，LA-Arg-TA 多重相互作用构建交联网络，该体系具备可注射、快速原位成胶、湿组织强粘附，体外降解周期适配子宫内膜修复时间窗口。

 图 3：水凝胶基质内部封装约氏乳杆菌的存活、释放与抑菌性能评价。(a) 活-死细菌荧光染色成像，观察水凝胶网络内部乳杆菌存活状态；(b) 不同体外培养时间点的菌落计数，统计水凝胶基质对益生菌的活性保护效果；(c) 凝胶释放液乳酸含量定量检测，反映乳杆菌代谢活性；(d) 平板抑菌实验，评价材料对宫腔常见致病菌株的抑制能力。实验证明 LAT 基质可以很好保护乳杆菌活性，细菌可在凝胶内部增殖，持续分泌乳酸代谢物，对有害致病菌实现有效抑制。

 图 4：体外细胞层面评价水凝胶抗氧化、抗炎、抗纤维化生物学效应。(a) 子宫内膜上皮细胞、基质细胞 CCK-8 细胞活性检测，验证材料细胞相容性；(b) DCFH-DA 荧光探针检测细胞内 ROS 清除能力；(c) RAW264.7 巨噬细胞诱导极化，流式与免疫荧光检测 M2 抗炎型巨噬细胞占比；(d) 成纤维细胞活化、纤维化相关蛋白表达水平检测。体外结果证实 LAT@L 可以有效清除氧化应激，诱导巨噬细胞向抗炎表型极化，抑制成纤维细胞过度活化，缓解纤维化发展趋势。

 图 5：大鼠宫腔内凝胶滞留行为与体内生物安全性评价。(a) 荧光标记水凝胶，小动物活体成像，连续多日追踪凝胶在大鼠宫腔内部留存情况；(b) 子宫组织切片染色，直观观察水凝胶在宫腔内壁的粘附位置；(c) 心、肝、脾、肺、肾主要脏器 H&E 染色，评估全身生物毒性；(d) 子宫局部组织促炎、抗炎细胞因子的定量检测。体内结果证明 LAT@L 可以在大鼠宫腔实现超过 14 天的长效滞留，无明显全身脏器毒性，同时降低子宫局部促炎因子水平。

 图 6：大鼠子宫内膜损伤模型组织学修复效果评价。(a) 各组子宫组织 H-E 染色切片图像；(b) 统计子宫内膜腺体数量；(c) Masson 三色染色，评估宫腔纤维化胶原沉积面积；(d) 免疫组化染色，检测血管标记蛋白 CD31、细胞增殖标记 Ki-67 表达水平。相较于单纯损伤组、单纯凝胶无益生菌组，LAT@L 处理组子宫内膜厚度明显回升，腺体数量显著增多，胶原纤维化面积下降，血管新生与细胞增殖水平明显提升。

 图 7：子宫宫腔局部微生态与分子通路机制解析。(a) 子宫内容物 16S rRNA 高通量菌群测序；(b) 统计乳杆菌属丰度变化以及条件致病菌丰度变化；(c) 子宫组织转录组测序，差异基因 GO/KEGG 通路富集分析；(d) Western blot 蛋白免疫印迹，检测炎症、纤维化、组织再生关键通路蛋白表达。LAT@L 治疗后宫腔内乳杆菌丰度显著上调，重塑受损宫腔微生态；同时下调炎症、纤维化相关通路，上调内膜组织再生相关通路。

 图 8：大鼠动物模型生育能力修复验证实验。(a) 受孕实验后，各组大鼠子宫内胚胎着床的实物照片；(b) 各组胚胎着床数量统计柱状图；(c) 胚胎体重、胚胎发育状态统计对比。单纯内膜损伤对照组胚胎着床数量大幅下降；经过 LAT@L 处理之后，胚胎着床数量得到显著提升，证明子宫内膜组织修复之后，大鼠生育功能得到有效恢复。

三、讨论

本研究利用 α-硫辛酸、L-精氨酸、单宁酸多重分子相互作用，一锅法制备可注射、湿态高粘附的 LAT 水凝胶，进一步封装活的约氏乳杆菌得到 LAT@L。单宁酸赋予材料优异湿组织粘附能力，实现宫腔长时间锚定留存；小分子组分发挥抗氧化、抗炎、抗纤维化作用；封装乳杆菌持续代谢，重塑宫腔微生态；材料、小分子、益生菌三者协同，从氧化应激、炎症、纤维化、微生态多个维度干预子宫内膜损伤修复进程。 本工作仍存在一定局限：目前仅完成大鼠小动物模型验证，距离临床转化还需要大动物模型进一步评估；活益生菌制剂存储稳定性需要后续工艺优化；不同程度子宫内膜损伤条件下的最优给药剂量还需要系统摸索。对比传统仅物理隔离的透明质酸凝胶，该活生物材料实现多重治疗功能，为宫腔粘连、薄型子宫内膜等妇科疾病提供新的研发方向。

四、材料与方法

1.水凝胶制备：将 α-硫辛酸、L-精氨酸、单宁酸水溶液混合，加入约氏乳杆菌菌液，一锅原位制备 LAT@L 益生菌水凝胶，同步设置不含乳杆菌的 LAT 对照组。

2.材料理化表征：流变学测试、湿组织粘附强度测试、溶胀与体外降解测试。

3.体外实验：乳杆菌活性、菌落计数、乳酸检测、抑菌实验；子宫内膜细胞、巨噬细胞共培养，ROS 检测、流式、蛋白印迹等细胞生物学检测。

4.体内动物实验：构建大鼠子宫内膜机械损伤模型；小动物活体成像观测凝胶宫腔滞留；主要脏器、子宫组织 H-E、Masson、免疫组化染色；子宫组织 16S 菌群测序、转录组、WB 蛋白检测；大鼠交配受孕实验，评估胚胎着床与生育修复效果。

五、结论

本研究开发一款益生菌负载的生物粘附可注射水凝胶 LAT@L。依靠多重分子相互作用，水凝胶可以在大鼠宫腔实现超过 14 天长效滞留；整合小分子抗氧化抗炎和乳杆菌介导的宫腔微生态重塑双重功能。在大鼠子宫内膜损伤模型中，该材料有效抑制局部炎症反应，减轻组织纤维化，促进子宫内膜腺体再生与血管新生，显著恢复大鼠胚胎着床与生育能力。该活生物材料策略，为子宫内膜损伤诱发的宫腔粘连与不孕，提供极具潜力的治疗方案。

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