《Adv. Sci.》：苹果皮启发的自卷曲微血管促进皮瓣组织血管化

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苹果一直是科学界的神奇故事的开端。近期，上海交大医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所崔文国教授、附属第九人民医院整复外科张余光主任和芬兰赫尔辛基大学Helder Santos教授团队协同开发了一种启发于苹果皮干燥卷曲过程的制作微血管支架的方法。通过水凝胶干燥以及溶胀中，凝胶网络分子各向异性的相互作用力造成形变差异，所形成的自卷曲效应，精巧的制造出直径50-500μm可调的中空微血管支架（micro-scaled hollow tubules，MHTs），该微血管支架能够有效地携载血管内皮细胞在体外构建完整微小血管，在大鼠皮瓣坏死模型中能够辅助血管新生并提高皮瓣存活率。

图1：MHTs的构建过程及各类样式.

皮瓣移植是常用的损伤修复手段，对于烧伤、暴力损伤、先天畸形以及瘢痕等疾病意义重大。皮瓣移植的术式丰富多样，但根本原则是要以保障移植区皮瓣血运和存活率为前提，否则皮瓣的缺血坏死将给患者带来难以预估的二次生理、心理伤害。3D血管支架能够引导新生微血管为皮瓣区供血，但是以往的3D支架因其体积大、精度低很难满足实际需要。如何将具有高生物相容性但打印性能较差的水凝胶材料制作成微血管支架是皮瓣移植乃至整个再生医学界的棘手难题。

该协同团队借鉴苹果皮干燥自卷曲的自然现象，将难以塑形的光交联明胶水凝胶制作成各种微小中空管，例如单根的、双分叉的、三分叉的以及成环的中空支架。同时，通过改变光交联程度或者水凝胶浓度，可以在一定范围内调节MHTs的内径。并且通过扫描电镜和有限元数学模拟证实了自卷曲现象的原理。该微血管支架能够很好地负载血管内皮细胞（HUVECs），在体外构建具有完整内皮形态的微小血管（直径50-500μm）。

图2：MHTs携载HUVECs生长的情况.

研究团队借助SD大鼠背部任意皮瓣缺血模型验证MHTs作为血管支架的效果。在皮瓣与周围正常皮肤交界处的下方，通过MHTs进行搭桥，协助新生血管顺利到达皮瓣缺血处。7天之后可以观察到实验组大鼠皮瓣的远端坏死比例明显下降，且多普勒血流仪和CD31免疫组化染色显示皮瓣远端的血流强度高于对照组。

图3：MHTs在皮瓣模型中应用以及形态学、组织学分析.

以上研究成果以题为“Biomimetic 3D-Self-Forming Approach for Microvascular Scaffolds”的封底文章表在Advanced Science上。该工作得到了国家自然科学基金、上海市科委等项目的资助。论文第一作者：张柳成、相宜和张宏博。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201903553

课题组简介：

张余光，教授/博导，上海交通大学医学院附属第九人民医院整形修复重建外科主任医师。主要从事瘢痕治疗、脂肪干细胞、组织再生血管化、新型生物材料用于整形和修复领域等医工交叉研究。近年来，课题组内毕业的博士生均发表IF>10分的优秀论文，并获得国家自然科学基金，所开发的整形修复生物材料具有很好临床转化前景。主持国家、省部级等课题15项。（欢迎致力于整形修复学科研究、临床和产业化的各专业博士后加盟该团队）

崔文国，教授/博导，上海交通大学附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所。主要基于转化生物医用材料，从事骨、关节等组织修复重建的研究。以第一/通讯作者发表SCI论文110多篇(IF>10的20余篇)，专利40多项，引用5500多次、H=38。任Mater Sci Eng:C和BMC Mater副主编，多本杂志的编委和客座主编。曾获国家级青年人才计划、主持国家自然科学基金重点项目等课题，参与获得上海市科技进步一等奖、教育部科学研究成果一等奖、二等奖等多次。任中华医学会骨科基础青年委员、生物医学工程学会青年委员等。（欢迎致力于组织修复重建的生物、材料、药剂、化学等各交叉专业博士后加盟该团队）

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