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川大王云兵教授團(tuán)隊(duì) Nat. Commun.：血管支架新方向-基于重組人源化膠原蛋白的無(wú)藥物涂層血管支架促進(jìn)血管組織原位再生修復(fù)
2024-02-06  來(lái)源：高分子科技

  隨著世界人口老齡化的加劇，心血管疾病已超過(guò)癌癥成為人類健康的頭號(hào)殺手，每年造成約 1700 萬(wàn)人死亡，占所有死亡人口的三分之一。目前，微創(chuàng)介入血管支架植入術(shù)是治療心血管疾病最為安全、有效的一種方法。對(duì)于血管支架，植入后面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是凝血、炎癥反應(yīng)和組織增生問(wèn)題，材料表面改性是提高其功能性與長(zhǎng)效性最為有效的手段之一。然而，目前的改性策略依然沿用傳統(tǒng)的藥物涂層設(shè)計(jì)理念，支架在抗增生的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮愈合延遲，內(nèi)膜重塑受損，進(jìn)而引發(fā)晚期血栓等并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。因此，尋找開發(fā)既能抑制血栓又能促進(jìn)血管內(nèi)膜完美愈合的無(wú)藥物支架具有重要意義。



  針對(duì)以上問(wèn)題，四川大學(xué)王云兵教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種定制化重組Ⅲ型人源化膠原蛋白（rhCol III）功能化無(wú)藥物涂層支架，通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合將rhCol III均勻且高效地固定在富含氨基基團(tuán)的支架表面（圖1）。本研究使用的定制化重組III型人源化膠原蛋白不同于傳統(tǒng)的膠原材料，其設(shè)計(jì)避開了傳統(tǒng)膠原高血小板結(jié)合位點(diǎn)的同時(shí)保留了高內(nèi)皮細(xì)胞黏附的片段，突破了膠原促凝血的傳統(tǒng)觀念，在國(guó)際上率先研發(fā)出具有優(yōu)異抗凝血性能的新型定制化膠原材料。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于rhCol III的單組分無(wú)藥物涂層支架植入后對(duì)損傷血管組織產(chǎn)生抗凝血、抗炎、抑制內(nèi)膜增生及促進(jìn)內(nèi)皮快速愈合等多重修復(fù)效果，與傳統(tǒng)藥物洗脫支架相比，基于rhCol III的無(wú)藥物涂層支架在兔和豬動(dòng)物模型中表現(xiàn)出更優(yōu)異的促血管再生修復(fù)的效果，有望成為下一代無(wú)藥物血管支架產(chǎn)品。相關(guān)工作以“A Drug-free Cardiovascular Stent Functionalized with Tailored Collagen Supports in-situ Healing of Vascular Tissues”為題發(fā)表在《Nature Communications》期刊上，論文的第一作者為四川大學(xué)副研究員楊立老師和博士研究生吳豪爽，通訊作者為國(guó)家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心主任/四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院院長(zhǎng)/天府錦城實(shí)驗(yàn)室前沿醫(yī)學(xué)中心PI王云兵教授。


圖1. 基于重組Ⅲ型人源化膠原蛋白的無(wú)藥物涂層支架的制備過(guò)程、機(jī)理與功能示意圖


  體外內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等實(shí)驗(yàn)和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)表明，無(wú)藥物涂層支架通過(guò)調(diào)控細(xì)胞粘附、增殖、遷移和凋亡的信號(hào)通路，顯著促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附與增殖（圖2），通過(guò)誘導(dǎo)平滑肌向收縮表型轉(zhuǎn)化，加速平滑肌細(xì)胞的凋亡，從而抑制平滑肌的過(guò)度增生（圖3），通過(guò)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向抗炎（M2）表型轉(zhuǎn)化以及促進(jìn)炎癥細(xì)胞分泌更多的抗炎因子，有效抑制了炎癥反應(yīng)。 


圖2. 無(wú)藥物涂層血管支架調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)行為機(jī)制研究


  在兔和豬的支架植入實(shí)驗(yàn)中，無(wú)藥物涂層支架與市售藥物涂層支架相比，在有效抑制了內(nèi)膜增生的同時(shí)顯示出優(yōu)異的促血管內(nèi)膜再生修復(fù)的效果（圖3）。本研究提出的定制化重組Ⅲ型人源化膠原蛋白功能化的“一產(chǎn)多效”的無(wú)藥物涂層支架在血管理想修復(fù)方面顯示出巨大潛力，有望成為下一代血管支架產(chǎn)品。 


圖3. 無(wú)藥物涂層血管支架在兔和豬支架植入模型中的安全性和有效性的評(píng)估


  論文信息：Wu, H#., Yang, L#., Luo, R. Li, L., Zheng, T., Huang, K., Qin, Y., Yang, X., Zhang, X., Wang, Y*. A drug-free cardiovascular stent functionalized with tailored collagen supports in-situ healing of vascular tissues. Nat Commun 15, 735 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-44902-2

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（責(zé)任編輯：xu）
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