SPJ｜BMEF：激光是如何提高VAD生物材料性能的？
Editor's Note
BME Frontiers是Science合作期刊（Science Partner Journal, SPJ），由Science/AAAS与中科院苏州生物医学工程技术研究所进行合作。
The following article is from 生物医学工程前沿 Author BMEF编辑部
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所（SIBET CAS）与美国科学促进会（AAAS）合作刊《生物医学工程前沿》（BME Frontiers）官方公众号。可提供期刊最新录用查询、过往刊目检索、发表论文导读等服务。
https://doi.org/10.34133/2022/9782562
近日，巴西圣保罗联邦大学的Eduardo Bock教授团队在Science合作刊 BMEF 上发表题为 “Laser treated surfaces for VADs: from inert titanium to potential biofunctional materials” 的文章。
心脑血管疾病是一种严重威胁人类健康的常见病，特别是50岁以上中老年人，具有高患病率、高致残率和高死亡率的特点。在临床上，患有充血性心力衰竭（Congestive Heart Failure，CHF）的患者，其器官和组织中没有足够的血液循环，无法提供必要的氧气和营养供应，通常会使用心室辅助装置（Ventricular Assist Device，VAD）进行相关治疗。绝大多数非脉动VAD中的材料用的是钛及其合金，由于钛是生物惰性物质，这意味着钛不会给宿主生物环境带来严重的反应。然而，VAD植入后泵内可能会形成血栓和溶血，使用新型的被动涂层充当生物材料可以减少血栓和溶血的发生，但生物活性涂层会直接与血液相互作用或干扰内膜增殖过程。为了提高钛表面的生物活性，增强生物材料生物体之间生物相容性，作者团队利用激光诱导钛表面周期性微结构的形成，并证明其拓扑结构适用于细胞粘附和新内膜组织形成。
首先，作者团队利用选定的激光功率、速度和间距参数构建所需的激光诱导周期性表面微结构（Laser-Induced Periodic Surface Structures，LIPSS）。作者利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）扫描激光加工钛表面，可以观察到10 µm的间距，然后是散布在具有4 µm大小颗粒的多孔表面上的氧化钛（图1）。
随后，作者团队利用小鼠胚胎成纤维细胞（Mouse Embryonic Fibroblast Cells ，MEF）在钛样品上生长以评估细胞与具有不同拓扑结构的表面之间的相互作用。在与MEF细胞一起培养后，将样品固定并再次通过SEM进行观察，其中作为对照组的十字区域显示了使用抛光钛的结果（图2），对照组显示出更高的细胞密度和细胞增殖（图2），但在更高放大倍率下对细胞的观察显示出相似的细胞形态（图3）。由于细胞呈细长形状是成纤维细胞的特征，因此可以认为该表面适合MEF细胞粘附，并且不会引起细胞毒性作用。
图 2：对照组的扫描电子显微镜结果（放大100倍）
作者介绍
撰稿：王忠宇 张宏
审核：孙敏轩、刘萍萍、邓旻
原文链接：
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https://doi.org/10.34133/2022/9854084
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