香港城市大学胡金莲教授团队《Adv. Mater.》：一种新型自卷曲/膨胀支架

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冠状动脉疾病是世界上的“第一杀手”，而这种疾病的经典治疗方法是植入支架。理想的血管支架应该是无毒的，自膨胀的，适当的机械性能的。然而，目前没有覆盖这些所有性能的血管支架。近日，香港城市大学胡金莲教授团队构建了具有溶液响应的双向形状记忆纤维素血管支架。

文章系统的研究了支架的形状记忆特性、机械性能、细胞毒性，生物相容性和体外生物实验研究了作为血管支架的可行性；并通过分子模拟和物理理论建模系统地研究了双向形状记忆支架 (BSMF) 自卷曲/自膨胀的原理。通过活/死细胞活力测定证实了 BSMF血管支架具有良好的生物相容性；体外实验表明，新型血管支架可以很好的支撑血管处于开放状态。因此，具有自膨胀/自卷曲的BSMF可以为只能形状记忆材料在生物材料科学和血管支架等领域做出重要的基础和应用贡献。以上成果以“An Innovative Solvent-Responsive Coiling–Expanding Stent”为题，发表在Advanced Materials上。

图1 双层双向形状记忆纤维素水凝胶薄膜 (BSMF) 的制备与应用

图2 螺旋支架的形状记忆特性，BSMF6-6b。A) 螺旋BSMF6-6b自卷曲/自膨胀过程；B,C) 在酒精和水中卷曲（B）和膨胀（C）过程中中心角、直径和长度的变化；D) 压缩试验过程中压缩载荷的变化

图3 由 BSMF6-6b 制成的螺旋支架的细胞毒性、相容性试验和体外试验。A) 植入血管支架以扩张猪心脏肺动脉；B) MTT法对螺旋支架的细胞毒性分析；C) 通过活/死活力测定法对螺旋支架进行细胞相容性测定分析

该文设计、制造和分析了具有溶液刺激响应的双向形状记忆 BSMF，同时通过细胞毒性、相容性测定和体外试验评估了它们作为血管支架的相应应用。BSMF 的变形 θ 和 D 可以通过调整 UV 树脂的厚度来控制。BSMFs的形状变化程度可以通过理论模型准确预测，分子动力学模拟以及BSMFs在水和酒精中的微观结构变化很好地解释了分子尺度和微观尺度双向形状变化支架的机制。基于对 BSMF 的物理力学基础研究，团队通过预测并制造了BSMF6-6，其可以很好地用作人工血管支架。获得的血管支架表现出良好的双向形状记忆特性，可以由水、酒精和体液驱动。同时，通过毒性分析、生物相容性试验和肺动脉离体试验进一步研究了 BSMF6-6 的可行性。基于上述研究，团队相信实现的 BSMF 可以在生物医学领域得到很好的应用。此外，基于理论分析可以很好地预测、设计和制造 BSMF 的形状变化程度，这将为研究人员构建新型智能材料提供指导策略。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202101005

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