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研究人员创造了一种无孔、可生物降解的血管移植物
在《先进材料》最近发表的一项研究中，一组研究人员开发了一种新型小直径可生物降解血管移植物，它支持内膜中层中含有弹性蛋白的结构的形成，这对于动脉的正常功能很重要。学习：具有弹性板层的新动脉的快速再生。图片来源：Christoph Burgstedt/Shutterstock 背景 严重动脉粥样硬化等疾病引起的动脉损伤可导致心肌梗塞和死亡。虽然来自桡动脉、乳内动脉或隐静脉的自体血管移植是理想的选择，但患有既往疾病的患者通常会诉诸合成移植。由聚四氟乙烯等材料制成的市售合成移植物会带来问题......
研究人员创造了一种无孔、可生物降解的血管移植物
在最近发表的一项研究中 先进材料 一组研究人员开发了一种新型小直径可生物降解血管移植物，它支持内膜中层中含有弹性蛋白的结构的形成，这对于动脉的正常功能很重要。
Lernen: Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Bildquelle: Christoph Burgstedt/Shutterstock
背景
严重动脉粥样硬化等疾病引起的动脉损伤可导致心肌梗塞和死亡。 虽然来自桡动脉、乳内动脉或隐静脉的自体血管移植是理想的选择，但患有既往疾病的患者通常会诉诸合成移植。
市售的由聚四氟乙烯等材料制成的合成移植物存在诸如由于血栓和再狭窄而导致的长期阻塞等问题。 由于这些移植物的不可生物降解性质，动脉再生也受到抑制。
可生物降解的血管移植物具有增加通畅性和促进平滑肌细胞（SMC）增殖、内皮形成和细胞外基质（ECM）蛋白（例如胶原蛋白和弹性蛋白）沉积的优点。 然而，这些移植物的长期性能因弹性蛋白纤维的空间再生和组织不当而受到损害，导致内皮细胞和 SMC 的排列不当。
关于学习
在本研究中，研究人员结合使用原弹性蛋白（TE）和聚甘油癸二酸酯（PGS）（一种可生物降解的高弹性材料）来创建可生物降解的无孔血管移植物。TE 是一种天然产生的 ECM 蛋白，弹性细胞使用该蛋白来产生弹性蛋白。
TE-PGS支架通过静电纺丝构建，模仿天然动脉纤维结构，并在160°C下热稳定16小时。 使用多光子显微镜检查热稳定支架并检查 TE 和 PGS 微观结构。 使用傅里叶变换红外光谱-衰减全反射率（FTIR-ATR）比较热稳定前后支架的化学构象。
进行拉伸试验以确定拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率和应力-应变曲线等机械性能。 通过将支架在0.1MPa的负载下进行蠕变试验500分钟来评价机械稳定性和粘弹性。 此外，通过将支架浸入37℃的磷酸盐缓冲盐水中来测试支架尺寸的结构完整性和稳定性。 长期稳定性是根据浸泡后 154 天内的质量变化观察结果确定的。
将支架与人真皮成纤维细胞一起培养，以确定体外细胞相容性，而体内相容性则通过将支架皮下植入小鼠体内并在两周和四周时进行组织学检查来测量。
在支架上培养人冠状动脉平滑肌细胞（HCASMC）和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）。 检查功能标记和增殖以确定这些支架是否能成功地作为血管移植物发挥作用。
采用TE-PGS支架制作直径0.7、1、1.5 mm和不同壁厚的血管移植物，并测试这些移植物的爆破压力、屈曲角度和缝线保留性能。 在将移植物植入小鼠肾下腹主动脉八个月之前，对移植物的血栓形成性进行了测试。
使用巨噬细胞免疫荧光染色监测移植物降解。 还检查了弹性蛋白、胶原蛋白、平滑肌细胞和内皮细胞的分布，并将内膜中层中再生的弹性薄片与天然小鼠的弹性薄片进行了比较。
结果
结果表明，TE50支架（TE：PGS比例为50：50）机械稳定，具有生物相容性，可用作血管移植物，并且不易形成血栓。 它支持 HUVEC 和 HCASMC 的增殖以及功能蛋白标记物的表达。
此外，TE50支架的无孔性质分别刺激内膜中层和外膜中结构合适的弹性蛋白和胶原纤维的形成。 小鼠植入实验表明，八个月后支架完全降解，新动脉形成，外膜中检测到成熟的胶原蛋白。
弹性片层在八周内被纺锤形、圆周排列的α-平滑肌肌动蛋白+和平滑蛋白+ SMC包围，而在天然小鼠中形成类似的弹性片层需要八个月的时间。
结论
总之，该研究描述了使用 TE-PGS 支架构建无孔且可生物降解的血管移植物，可以支持 SMC 的增殖并促进弹性蛋白和胶原纤维的形成。
总体而言，结果表明 TE-PGS 支架促进了有组织的弹性蛋白片层的形成，这对于适当的动脉再生至关重要。 植入测试报告了生物相容性，并提供了八个月内小鼠新动脉形成的证据。 此外，该材料的可生物降解性、热稳定性、拉伸强度和通畅性使其成为合成血管移植物的理想候选者。
参考：
- Wang, Z., Mithieux, SM, Vindin, H., Wang, Y., Zhang, M., Liu, L., Zbinden, J., Blum, KM, Yi, T., Matsuzaki, Y., Oveissi, F., Akdemir, R., Lockley, KM, Zhang, L., Ma, K., Guan, J., Waterhouse, A., Pham, NTH, Hawkett, BS, & Shinoka, T. (2022). Schnelle Regeneration einer Neoarterie mit elastischen Lamellen. Fortgeschrittene Materialien, 2205614. doi: https://doi.org/10.1002/adma.202205614 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205614
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