小口徑動(dòng)脈疾病,尤其是冠狀動(dòng)脈閉塞,在世界范圍內(nèi)有著很高的發(fā)病率和死亡率。在冠狀動(dòng)脈疾病、腎動(dòng)脈狹窄以及其他外周血管疾病的外科治療領(lǐng)域,始終存在著對(duì)小直徑(內(nèi)徑<6mm)血管移植物的迫切需求。理想的小口徑血管支架材料應(yīng)具備良好的力學(xué)性能、物理穩(wěn)定性、抗凝血性、生物相容性及抗感染性等。在基于非降解材料的人工血管上內(nèi)皮細(xì)胞難以黏附和生長(zhǎng),容易引發(fā)血小板聚集造成急性血栓、吻合口內(nèi)膜增生和感染等。而可降解的小口徑組織工程血管同樣存在血栓形成、內(nèi)膜增生、炎癥反應(yīng)以及動(dòng)脈粥樣硬化等問題,而導(dǎo)致植入體最終失敗。
針對(duì)上述問題,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院趙強(qiáng)教授、葉曉峰副教授團(tuán)隊(duì)與東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的游正偉教授團(tuán)隊(duì)將脫細(xì)胞技術(shù)與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合,制備了小口徑復(fù)合組織工程血管(HTEV),其中脫細(xì)胞的大鼠腹主動(dòng)脈作為內(nèi)層,靜電紡絲納米纖維作為外層。天然血管經(jīng)脫細(xì)胞處理去除抗原性,獲得由天然細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)組成的血管支架,具有理想結(jié)構(gòu)和形狀,與人工合成支架相比,具有更好的生物相容性和生物活性。然而脫細(xì)胞過程對(duì)血管的力學(xué)性能有很大的影響, 造成彈性蛋白變性降解,導(dǎo)致血管移植物的擴(kuò)張膨脹甚至形成動(dòng)脈瘤。在其外層結(jié)合納米纖維能有效彌補(bǔ)力學(xué)的損失,防止脫細(xì)胞動(dòng)脈的擴(kuò)張和動(dòng)脈瘤形成。該項(xiàng)工作于2016年發(fā)表在生物材料權(quán)威期刊《Biomaterials》上(Biomaterials, 2016, 76, 359-370)[1],已被SCI它引49次。
圖1載藥小口徑復(fù)合組織工程血管的設(shè)計(jì)示意圖
然而,HTEV的組織學(xué)檢測(cè)結(jié)果提示上述工作中管腔內(nèi)可見內(nèi)膜增生,這可能會(huì)影響血管的長(zhǎng)期通暢率。為此有必要開發(fā)具有生物活性的組織工程血管,使其不僅能為血管壁提供必要的力學(xué)支持,而且還能夠釋放藥物以抑制內(nèi)膜增生。雷帕霉素(Rapamycin, RM)作為FDA批準(zhǔn)的一種藥物,除了具有抑制血管平滑肌細(xì)胞等細(xì)胞增殖的作用外,還被證明具有抗真菌,抗腫瘤和免疫抑制活性等治療潛力。在冠狀動(dòng)脈疾病的治療領(lǐng)域,具有RM涂層的藥物洗脫支架具有改善支架內(nèi)再狹窄和預(yù)防支架血栓形成的能力。然而,RM的藥效受到血腦屏障的限制; 此外,高劑量的RM全身性給藥可導(dǎo)致某些副作用,例如食物攝入減少和伴隨的體重減輕等。因此,研究團(tuán)隊(duì)將RM復(fù)合到靜電紡PCL納米纖維,進(jìn)而和脫細(xì)胞血管結(jié)合,制備了載藥小口徑復(fù)合組織工程血管(RM-HTEV),保持HTEV良好性能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)局部有效給藥,賦予其更好的血管綜合修復(fù)效能。
圖2脫細(xì)胞腹主動(dòng)脈(DRA)、復(fù)合組織工程小血管(HTEV)以及載藥復(fù)合組織工程小血管(HTEV)與大鼠腹主動(dòng)脈吻合12周后的免疫組化和免疫熒光分析
RM-HTEV支架不僅彌補(bǔ)了脫細(xì)胞處理對(duì)血管的力學(xué)損傷,改善了機(jī)械性能,防止脫細(xì)胞主動(dòng)脈的擴(kuò)張和動(dòng)脈瘤形成;同時(shí)具有穩(wěn)定長(zhǎng)效的藥物緩釋功能,能夠抑制平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)并阻止血管外炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),進(jìn)而減輕管腔內(nèi)膜增生,植入12周后顯示出良好的血管通暢率。本研究為小口徑血管的修復(fù)提供了新方法,具有良好的臨床應(yīng)用前景。
相關(guān)成果以“Hybrid electrospun rapamycin-loaded small-diameter decellurized vascular grafts effectively inhibit intimal hyperplasia”為題,發(fā)表于生物材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《Acta Biomaterialia》上。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院博士生楊陽和東華大學(xué)博士生雷東為共同第一作者,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院趙強(qiáng)教授、葉曉峰副教授、東華大學(xué)游正偉教授為該論文的共同通訊作者。該工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、東華大學(xué)勵(lì)志計(jì)劃等基金資助。
原文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.06.037
近年來上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院趙強(qiáng)教授、葉曉峰副教授團(tuán)隊(duì)和東華大學(xué)游正偉教授團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),積極開展“醫(yī)工合作”,針對(duì)心血管疾病的治療取得了一系列成果,發(fā)表于《Materials Horizons》、《Biomaterials》、《Advanced Healthcare Materials》 [1-4]等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊。
相關(guān)論文鏈接
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