东华大学:化工生物学院张彦中课题组在组织工程小口径血管研究领域取得新进展
2021-11-23

  近日,我校化学化工与生物工程学院张彦中教授课题组在组织工程小口径血管研究领域取得新进展,相关研究成果以“赖氨酸介导聚多巴胺功能修饰电纺取向纤维基血管支架增强支架抗凝与快速内皮化”(“Lysine-doped polydopamine coating enhances antithrombogenicity and endothelialization of an electrospun aligned fibrous vascular graft”)为题发表在Applied Materials Today(《今日应用材料》)。我校为论文第一完成单位,博士生易兵成是论文第一作者、潍坊医学院整形外科研究所于磊为共同第一作者,张彦中与上海市第九人民医院刘伟、王文波为论文共同通讯作者。值得一提是,在2021中国生物材料大会上,易兵成以此研究成果荣获“优秀口头报告”奖。

图1: PDA-Lys涂层功能修饰PLCL取向纤维支架促进血管内皮层再生示意图

  在小口径血管组织工程领域,合成类弹性体生物材料如聚乳酸-己内酯共聚物(PLCL)因其优异的力学顺应性、可操控性和生物可降解性等优点已被广泛研究用于组织工程化小口径血管支架的构建,但如何赋予该类支架(初期)高效抗凝并诱导其管腔内表面快速内皮化,是解决组织工程小口径血管应用中存在的低通畅率问题和推动临床应用转化的关键。启示于天然贻贝的粘附机理,近年来具广谱适用性和生物相容性的聚多巴胺(PDA)表面修饰技术受到组织工程领域的广泛关注,但在血管组织工程中同样面临血栓形成问题(可归因于PDA涂层对血小板的亲和性和其表面较高的粗糙度带来的不利影响)。为解决此问题,张彦中教授课题组提出选用具有特异性吸附纤溶酶原溶解血栓能力、含双氨基官能团的赖氨酸(Lys)作为小分子交联剂介导PDA聚合的改进思路,然后在电纺PLCL取向纤维表面形成PDA-Lys功能性涂层,最后评估了该PDA-Lys涂层抗血栓性能和促进血管内皮层快速再生的能力(图1)。

图2:(A)Lys促进PDA聚合机理;(B-C)PDA-Lys功能修饰后纤维表面形貌变化;(D-E)PDA-Lys功能修饰后纤维抗凝及促内皮层再生能力;(F-G)体内植入后血管重塑效果

  研究结果表明,Lys可作为一种交联剂通过Schiff(希夫)碱和Michael(迈克尔)加成等反应介导多巴胺在PLCL取向纤维表面形成形貌相对平滑、超亲水、蛋白质吸附能力强的PDA-Lys功能涂层。该复合涂层不仅显著增强支架的抗血栓形成能力(如抑制血小板黏附和纤维蛋白原构象转变、调控炎症响应等),还可通过增强细胞-基质间和细胞-细胞间的相互作用促进血管内皮层再生和功能重塑。将直径为2mm的小口径组织工程血管植入兔颈动脉3月后,观察到经PDA-Lys功能修饰的PLCL 取向纤维可在抑制急性血栓形成过程中加快血管内皮层再生和平滑肌层重塑,呈现出诱导血管组织健康重塑的潜力(图2)。本研究首次证实Lys介导的PDA涂层修饰技术可在抗血栓形成的基础上有效诱导血管内皮层再生。该研究成果不仅可作为提高组织工程化PLCL纤维基小口径血管通畅率的一种方便快捷且功效明显的改进策略,也为与血液接触的其他合成聚合物的功能修饰提供了方法参考借鉴。

  上述研究工作得到了国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金、中国博士后科学基金和国家自然科学基金委面上项目等资助。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apmt.2021.101198

  来源:https://research.dhu.edu.cn/68/23/c2497a288803/page.htm

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