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前沿|仿生形状记忆支架可促进人工血管三维内皮化

前沿|仿生形状记忆支架可促进人工血管三维内皮化

随着经济的发展和人民生活水平的提高,心血管疾病已经成为目前全球致死率最高的疾病,据统计,每年全球因心血管疾病死亡的人数超过1750万。心血管疾病临床治疗最有效的方式之一是动脉搭桥术,但该治疗方式严重依赖自体血管移植,且易诱发一系列并发症。





近年来,随着新材料与组织工程的迅速发展,构建组织工程人工血管有望成为心血管疾病治疗的方式。商品化大口径人工血管移植后长期通畅率较高,已广泛应用于临床,但是小口径血管(内径<6mm)在移植时易发生急性血栓或者缝合口处新内膜增生而导致移植血管堵塞。因此,如何成功实现小口径血管内皮化,避免植入后发生血栓性栓塞乃至失效仍是人工血管构建的一大难题。





为解决该类难题,中国科学院深圳先进技术研究院的杜学敏博士研究团队创新性地将仿生智能材料用于人工血管构建中,设计了一种可从二维到三维自卷曲闭合的仿生小口径血管支架,并成功实现小口径血管的快速三维内皮化。



形状记忆支架的自卷曲闭合过程




该研究团队结合形状记忆材料和静电纺丝技术,成功设计并构建了一种具有双层结构的新型仿生小口径血管支架。利用形状记忆材料独特的形状记忆特性,他们成功实现了平面薄膜支架在生理温度(37℃)触发下,从临时二维薄膜形态转变为终态三维微管形状,从而实现了人工血管塑形。



微管支架的形貌、力学性能分析与生物相容性分析




该研究团队通过在形状记忆薄膜内面设计一层促细胞粘附的静电纺丝层,利用静电纺丝材料孔隙率高的特点,实现了血管内皮细胞在平面复合支架上均匀、稳固地黏附;同时,在塑形层的作用下,实现了小口径血管支架内腔三维仿生细胞的排布。研究发现,血管内皮细胞在血管支架内经培养后可形成高度类似血管内膜组织结构的完备血管内皮细胞单层。



支架上的细胞培养和血管内皮化




相关成果不仅为快速内皮化小口径人工血管的构建提供了新的途径,而且也有望实现仿生血管内膜体外模型的构建及进一步用于心血管疾病治疗药物的筛选。更重要的是,该研究开发的基于仿生智能材料组织工程的构建方法也有望作为一种普适性的策略,推广并用于构建其他复杂结构的人造组织和器官。
研究团队相关研究成果发表在材料领域权威期刊《Advanced Functional Materials》上,题目为Programmed Shape‐Morphing Scaffolds Enabling Facile 3D Endothelialization。

(来源:X-MOL)

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