心血管疾病，目前是全球范围内发病率、复发率、死亡率最高的疾病，显著高于癌症、艾滋病等其他疾病，已然成为人类健康的“第一杀手”。血管支架，其通过管腔球囊扩张术植入到闭塞段的血管中，能有效抑制血管弹性回缩和预防再狭窄，被广泛应用于介入心脏病学。然而，传统的裸金属支架虽在减少急性血管闭合方面表现优异，但却容易引起急性炎症，诱发新生内膜增生，造成支架内再狭窄。此外，普通的药物洗脱支架也存在着血管内皮化受损和血栓形成的风险。
近日，中山大学生物医学工程学院周建华团队联合香港科技大学吴洪开课题组、西南交通大学杨志禄课题组，共同研发了一款弹性水凝胶功能界面涂层修饰的血管支架，能选择性促进内皮细胞黏附，同时抑制平滑肌细胞过度增生，有效减轻炎症反应、防止血管再狭窄和血栓。
弹性水凝胶主要由海藻酸盐和明胶材料组成，具有良好的柔弹性和机械韧性，可在支架表面形成牢固坚韧的功能界面涂层。一方面，水凝胶涂层界面在结构上类似于细胞外基质（富含透明质酸、胶原等），能选择性促进内皮细胞黏附；另一方面，水凝胶材料方便进行化学修饰，海藻酸盐链段接枝硒代胱胺（SeCA）后，功能涂层界面能模拟谷胱甘肽过氧化物酶（GPx-3），催化内源性亚硝化硫醇持续产生一氧化氮（NO）。值得一提的是，天然内皮生成的NO，在调节心血管活动、维持血管畅通方面功能显著，如调节炎症反应、促进内皮细胞再生和预防血栓形成等，该工作可有效模拟天然内皮的这一特性。细胞实验和转录组学分析进一步表明，功能水凝胶涂层能促进内皮细胞粘附，调节炎症反应，并诱导平滑肌细胞松弛。
将功能水凝胶涂层修饰的血管支架分别植入到兔髂动脉和猪冠状动脉中，与裸金属支架和空白水凝胶涂层修饰的支架相比，所开发的功能涂层修饰支架能诱发天然内皮快速修复，并有效抑制新生内皮畸形生长，新生血管内膜厚度和狭窄水平明显低于其他普通支架。另外，功能涂层修饰支架在降低炎症反应、预防血栓形成方面的作用也被进一步证实。
总之，相较于其他文献报道的支架和FDA批准的生物可吸收支架，本研究开发的功能化水凝胶界面涂层修饰支架，在凝血活性和血管内皮化，抑制炎症反应，以及预防支架内再狭窄等诸多方面均表现优异，有望为血管植入物新产品和新技术研发开辟新路径。
这一成果近期发表在Nature Communications 上，文章的第一作者是中山大学生物医学工程学院的特聘副研究员陈寅博士，通讯作者是中山大学生物医学工程学院周建华教授、西南交通大学杨志禄教授和香港科技大学吴洪开教授。西南交通大学在动物实验方面做出了重要贡献。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市基础研究等项目的支持。
A tough nitric oxide-eluting hydrogel coating suppresses neointimal hyperplasia on vascular stent
Yin Chen, Peng Gao, Lu Huang, Xing Tan, Ningling Zhou, Tong Yang, Hua Qiu, Xin Dai, Sean Michael, Qiufen Tu, Nan Huang, Zhihong Guo, Jianhua Zhou, Zhilu Yang & Hongkai Wu
Nat. Commun., 2021, 12, 7079, DOI: 10.1038/s41467-021-27368-4
https://www.x-mol.com/university/faculty/62331
https://www.x-mol.com/university/faculty/52646
点击“阅读原文”，查看 化学 • 材料 领域所有收录期刊
X-MOL资讯