四川大学王云兵教授/罗日方副研究员Biomaterials：微创介入式生物瓣膜材料改性实现长效抗凝及内皮化增强的新策略

点击上方“蓝字” 一键订阅

广泛应用于瓣膜置换手术的生物瓣膜，其使用寿命受到炎症、钙化反应，尤其是凝血反应和内皮化困难的限制。抗凝血和促内皮化改性是提高生物瓣膜长效性的有效策略，然而由于瓣膜周围微环境的复杂性，单一目的的表面改性策略难以满足生物瓣膜的功能需要。此外，单一的抗凝改性可能造成内皮化延迟而单一的促内皮策略也可能引起蛋白吸附和血栓形成。瓣膜植入体内后，凝血与炎症反应及细胞的迁移增殖等宿主反应具有时间尺度上的顺序性。初期蛋白质的异常吸附会促进炎症和凝血级联反应，并导致功能涂层失效。因此，基于宿主应答的顺序性前提，将抗凝血和促内皮化功能有机结合，是瓣膜改性中亟需解决的问题。

本工作中，王云兵教授团队提出一种结合长效抗凝和增强促内皮功能的模块化多功能表面改性策略，改性涂层具有前期抗凝抗粘附、中后期抗凝促内皮的阶段性功能，从而匹配宿主反应进程。其中，负载抗凝药利伐沙班的纳米凝胶和可脱落的聚乙二醇作为主要功能模块，这两种抗凝血策略通过葡萄糖氧化酶连接。在葡萄糖氧化酶催化体内葡萄糖氧化的过程中，会产生过氧化氢和局部的酸性环境。产生的过氧化氢能够刺激纳米凝胶释放抗凝药物，从而实现长效的抗凝功能。同时，通过pH敏感键附着在涂层表面的聚乙二醇，在材料/血液接触的初始阶段，通过抵抗血清蛋白和血小板的粘附来防止血栓形成。随后，抗粘附的聚乙二醇在局部弱酸性环境下逐渐脱落，实现增强的细胞亲和力。这种顺应宿主反应的多功能改性策略有效提高了生物瓣膜的长期抗凝血性能和促内皮化能力，进而改善了瓣膜的组织亲和力，降低了钙化和炎症反应。其实现的植入后材料和组织之间的反应顺序匹配的潜力，为心血管植入材料的表面改性提供了一种新的功能整合思路。

图1.葡萄糖触发的具有长期抗血栓性和增强内皮化作用的多功能涂层的制备过程和功能模型。

图2. 在改性瓣膜上培养1天和3天后的内皮细胞的(A) 荧光图像，(B) 细胞存活率，(C)细胞数量。在改性瓣膜上培养1天和3天后的平滑肌细胞的 (D) 荧光图像，(E) 细胞活力和(F)细胞数量。

图3. 生物瓣膜的体外动静脉分流实验结果。(A) 兔子动静脉分流模型的示意图。暴露在血流一小时后的生物瓣膜表面的(B)SEM图像和(C)血栓重量。浸泡在葡萄糖溶液中7天和14天后的生物瓣膜，在体外动静脉分流实验后表面的(D) SEM图像和(E)血栓重量。

以上相关成果发表在Biomaterials (2021, 275, 120981)上。论文的第一作者为四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心/生物医学工程学院博士研究生王雅楠，通讯作者为中心主任/学院学术院长王云兵教授和罗日方副研究员。王云兵教授团队长期致力于心血管疾病治疗的生物材料及器械应用前沿研究，立足于心血管医疗器械的临床需求，以新型生物材料研发为基础，与企业及医院合作，形成了材料研发-产品开发-临床验证全链条研发机制，实现了一系列心血管创新器械的产业化应用。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961221003379?via%3Dihub

点击下方“阅读原文”可下载该篇论文。

相关进展

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多