中科院深圳先進院Adv. Funct. Mater.：仿生形狀記憶支架促進人工血管三維內皮化

【引言】

據WHO統計，心血管疾病是目前全球致死率最高的疾病，每年因心血管疾病死亡的人數超過1750萬。目前，心血管疾病臨床治療有效方式之一是動脈搭橋術。但該治療方式嚴重依賴自體血管移植，且易誘發一系列并發癥，由此，心血管疾病治療仍面臨巨大挑戰。近年來，隨著新材料與組織工程的迅速發展，人工血管構建有望成為未來新的心血管疾病治療方式。然而，如何成功實現血管內皮化，避免植入后發生血栓性栓塞乃至失效，仍是人工血管構建的一大難題。

【成果簡介】

近日，中國科學院深圳先進技術研究院杜學敏副研究員及其研究團隊構建了一種可從二維到三維自卷曲閉合的仿生小口徑血管支架，并成功實現小口徑血管快速三維內皮化。相關研究成果以“Programmed shape-morphing scaffolds enabling facile 3D endothelialization”為題發表在材料領域權威期刊Advanced Functional Materials（IF: 12.12）上（Advanced Functional Materials, 2018, 1801027；DOI: 10.1002/adfm.201801027），論文第一作者為先進院趙啟龍博士，通訊作者為杜學敏副研究員。

【圖文導讀】

圖 1 平面薄膜支架在生理溫度（37 °C）觸發下，從臨時二維薄膜形態轉變為終態三維微管形狀

圖 2 微管支架形貌圖與力學分析（左），支架從臨時二維薄膜形態轉變為終態三維微管形狀及其生物相容性分析（右）

圖 3 血管內皮細胞三維培養和內皮化

【小結】

本文通過結合形狀記憶材料和靜電紡絲技術，成功設計并構建了一種具有雙層結構的新型仿生小口徑血管支架。研究團隊利用形狀記憶材料獨特的形狀記憶特性，成功實現了平面薄膜支架在生理溫度（37 °C）觸發下，從臨時二維薄膜形態轉變為終態三維微管形狀，從而實現了人工血管塑形。進一步，在形狀記憶薄膜內面設計一層促細胞粘附的靜電紡絲層，實現了血管內皮細胞在平面復合支架上均勻、穩固黏附。在塑形層的作用下，實現了小口徑血管支架內腔三維仿生細胞排布。研究發現，血管內皮細胞在可形變血管支架內，經三維培養后可形成高度類似血管內膜組織結構的完備血管內皮細胞單層。相關成果不僅為快速內皮化的人工血管構建提供了全新路徑，而且也有望實現仿生的血管內膜體外模型構建，及進一步用于心血管疾病治療藥物的篩選。更重要的是，該研究發展的基于仿生智能材料的組織工程構建方法也有望作為一種普適性策略，推廣并用于構建其他復雜結構的人造組織和器官。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201801027

【相關文獻】

Qilong Zhao, Juan Wang, Huanqing Cui, Hongxu Chen, Yunlong Wang, Xuemin Du, Programmed shape-morphing scaffolds enabling facile 3D endothelialization, Advanced Functional Materials, 2018, 1801027.

Xuemin Du, Huanqing Cui, Bin Sun, Juan Wang, Qilong Zhao, Kai Xia, Tianzhun Wu, Mark S. Humayun, Photothermally triggered shape-adaptable 3D flexible electronics, Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120.

Lidong Zhang, Pan?e Naumov, Xuemin Du, Zhigao Hu, Juan Wang, Vapomechanically responsive motion of microchannel-programmed actuators, Advanced Materials, 2017, 29, 1702231.

本文由SMART_Group 2018投稿。