中科院深圳先進院ACS Appl. Mater. Interfaces：復合支架材料調控血管內皮重塑機制

【引言】

研發功能性人工血管對于治療目前全球致死人數最多的心血管疾病具有重要意義。但目前人工血管材料嚴重受制于內皮化功能不足，植入后易發生血栓性栓塞而失效。為解決此難題，杜學敏博士研究團隊在前期工作中結合仿生智能材料（Advanced Materials, 2017, 29, 1702231；Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120），有效改善了血管的三維內皮化（Advanced Functional Materials, 2018, 1801027）。前期研究發現，在具有仿生生物活性和力學性能的納米纖維復合支架引導下，血管內皮重塑可得到更為有效的促進。然而，對于具有二元組分的復合支架材料，生物活性的增強通常造成力學性能下降，反之亦然。

【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研究團隊聯合華東師范大學張利東研究員和香港大學王敏教授設計構建了功能仿生的血管組織工程復合支架，并就復合支架調控血管內皮化展開研究，揭示了復合支架生物活性和力學性能影響血管內皮重塑的機制（圖1）。該項研究成果以“Regulation Effects of Biomimetic Hybrid Scaffolds on Vascular Endothelium Remodeling”為題發表在材料領域權威期刊ACS Applied Materials & Interfaces（IF:?8.097）上（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, DOI: 10.1021/acsami.8b06205），論文第一作者為先進院趙啟龍博士，通訊作者為張利東教授和杜學敏副研究員。

【圖文導讀】

圖1?具有彈性片段和細胞黏附片段的納米纖維復合支架對血管內皮細胞功能的調控

圖2 血管內皮細胞在不同復合支架上的細胞黏附和黏著斑形成情況。

（A, D）高活性低彈性支架；

（B, E）中活性中彈性支架；

（C,?F）低活性高彈性

圖3 血管內皮細胞在不同復合支架上的細胞間相互作用情況。

（A）高活性低彈性支架；

（B）中活性中彈性支架；

（C）低活性高彈性支架

【小結】

研究團隊設計并構建了一系列具有不同彈性片段和細胞黏附片段比例的納米纖維復合支架。支架的生物活性和力學性能等支架性能可有效調控。研究發現，具有高比例細胞黏附片段的復合支架在細胞培養初期可有效促進血管內皮細胞黏著斑的形成（圖2），由此介導細胞與支架間較強的相互作用，對于內皮化初期的血管內皮細胞附著具有重要意義。而支架的力學性能則會對血管內皮細胞間相互作用的形成產生重要影響。在適當的力學性能增強的復合支架表面，血管內皮細胞在初期細胞黏附較低的情況下，仍然可實現融合的血管內皮細胞單層的快速形成（圖3）。在結構和性能上更高的穩定性，確保了支架用于構建人工血管的極大潛力。綜上，復合支架材料的生物活性在調控血管內皮重塑中起主導作用，而力學性能亦是影響血管內皮重塑過程中血管內皮細胞間聯結形成的重要因素。理想的人工血管材料需在滿足材料力學性能要求的前提下具備盡量優化的生物活性。相關成果不僅為促進血管內皮重塑提供了優化的復合支架材料，并對基于復合材料的人工血管設計具有重要指導意義，將有望有效推進新型人工血管材料的研發。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b06205

【相關文獻】

1. Qilong Zhao, Huanqing Cui, Juan Wang, Hongxu Chen, Yunlong Wang, Lidong Zhang, Xuemin Du, Min Wang, Regulation effects of biomimetic hybrid scaffolds on vascular endothelium remodeling, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, DOI: 10.1021/acsami.8b06205

2. 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

3. 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

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

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