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蘇州大學(xué)呂強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì) Adv. Funct. Mater.：具有徑向和軸向雙重取向仿生結(jié)構(gòu)的人工血管
2023-09-19  來源：高分子科技

  小孔徑血管的功能化再生一直是組織再生領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。盡管研究者開發(fā)出不同的制備方法優(yōu)化對(duì)血管多級(jí)結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)，提高小血管修復(fù)質(zhì)量，如何通過簡單有效的方式對(duì)小血管的平滑肌層和內(nèi)皮層的不同取向結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，改善人工血管的生物活性，實(shí)現(xiàn)小血管的功能再生一直是組織工程領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。


  近期，蘇州大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院呂強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)利用特殊絲蛋白納米纖維在電場下定向運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，將絲蛋白納米纖維同聚乙烯醇混合，分別通過環(huán)形電場和冷凍熔融的方法對(duì)兩種物質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，制備具有仿平滑肌層環(huán)形取向和內(nèi)皮層軸向取向的仿生小血管（圖1）。所制備血管由絲蛋白納米纖維提供仿生結(jié)構(gòu)，聚乙烯醇提供力學(xué)性能，更好滿足未來臨床需求（圖2，圖3）。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明所制備仿生小血管能主動(dòng)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞行為，具有更好生物活性（圖4）。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)人工血管可促進(jìn)內(nèi)皮層和平滑肌層形成，再生血管組織具有同天然血管相似的微結(jié)構(gòu)和成分組成（圖5），實(shí)現(xiàn)了血管的功能重建。本項(xiàng)工作利用簡單方法實(shí)現(xiàn)血管多級(jí)仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的突破，為不同組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有效模擬提供新的思路。該工作以“Biomimetic Vascular Grafts with Circumferentially and Axially Oriented Microporous Structures for Native Blood Vessel Regeneration”為題發(fā)表在《Adv. Funct. Mater.》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2308888）。文章第一作者是蘇州大學(xué)博士后丁召召博士以及蘇州大學(xué)王緣圓碩士和陳芳芳博士，通訊作者為蘇州大學(xué)呂強(qiáng)教授和上海第六人民醫(yī)院成偉男博士。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。 


圖1. 仿生小血管制備的示意圖 


圖2. 仿生小血管的多級(jí)仿生結(jié)構(gòu)


 圖3 不同血管的力學(xué)性能


圖4 不同血管對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞功能的影響 


圖5 再生血管的結(jié)構(gòu)和組成


  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于絲蛋白納米纖維基生物活性材料相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。為突破絲蛋白生物材料臨床應(yīng)用的局限，團(tuán)隊(duì)提出利用具有特定結(jié)構(gòu)的絲蛋白納米纖維為基本結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行材料設(shè)計(jì)的思路。針對(duì)不同組織修復(fù)的材料的個(gè)性化需求，通過控制絲蛋白納米纖維的再組裝，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的仿生設(shè)計(jì)，以更好促進(jìn)不同組織的功能修復(fù)，為皮膚、骨、神經(jīng)等不同組織的再生提供更好的解決方案（Adv. Healthcare Mater. 2023, 2300887; Adv. Funct. Mater. 2023, 2301839; Adv. Healthcare Mater. 2023, 2203050; ACS Nano 2022，16, 10209; ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 3701)。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202308888

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