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  心腦血管疾病已成為威脅人類健康的頭號殺手，每年有1770萬人死于心血管疾病，預計到2030年這一數字將增加到2360萬，遠高于癌癥和其他疾病。如何開展積極可靠的心血管疾病治療已成為亟待解決的全球性問題。目前，用于心血管疾病治療的微創介入生物材料和器械，已成為治療心血管疾病最有效的手段之一。四川大學生物醫學工程學院院長和國家生物醫學材料工程技術研究中心主任王云兵教授在《Advanced Materials》上發表題為Development of Innovative Biomaterials and Devices for the Treatment of Cardiovascular Diseases的文章，詳細介紹了用于心血管疾病治療的心血管支架、人工心臟瓣膜、心臟封堵器和抗心衰可注射水凝膠等系列創新生物材料和器械的研究進展和成果。

圖1用于心血管疾病治療的生物材料和器械

  血管支架植入術已成為治療冠心病最有效的手段之一。傳統的支架產品為非降解的金屬基藥物涂層支架，支架的永久存留易導致血管再狹窄及晚期血栓等不良事件發生。全降解血管支架在完成血管重建后可被逐步降解吸收，有望從根本上解決傳統金屬支架永久留存帶來的并發癥等。然而目前的全降解支架依然沿用傳統的藥物涂層設計理念，支架在抗增生的同時也會導致內皮愈合延遲，進而影響血管組織修復進程。王云兵教授團隊近年來開發了系列新型的血管支架仿生涂層技術，特別是定制化重組III型人源化膠原蛋白仿生涂層，其避免了傳統膠原與血小板的凝血結合位點，顛覆性的將傳統觀念中促凝血性能良好的膠原材料變成了抗凝血性能優異的新型定制化膠原材料。同時很好地保留了傳統膠原材料對內皮細胞生長的良好親和力，可選擇性調控血管表層內皮細胞與中層平滑肌細胞的生長及表型，在抑制新生內膜過度增生同時，有效促進血管內皮快速愈合。

圖2 一種全新的定制化抗凝重組III型人源化膠原蛋白血管支架仿生涂層

  瓣膜置換是治療重度心臟瓣膜類疾病的最佳方案之一，但傳統的開胸手術瓣膜置換風險高，手術創傷大，病人術后恢復慢，約有三分之一的患者不能耐受此類手術。隨著技術的進步，瓣膜置換手術的發展趨勢已由外科開胸手術向微創介入手術轉變，與傳統外科瓣膜置換的高風險相比，經導管瓣膜置入術具有減少創傷、術后恢復快等優點，為重度主動脈瓣狹窄以及關閉不全患者，特別是不能開胸手術的患者，帶來了新的希望。生物瓣膜因其優越的血流動力學性能已成為介入瓣膜的首選。到目前為止，幾乎所有的商業生物瓣膜均由戊二醛處理的異種組織制備，其在臨床應用中表現出較為滿意的性能。然而，戊二醛交聯瓣膜其固有的鈣化、血栓形成風險、免疫排斥反應和內皮化困難等缺點導致其使用壽命較短（10-15年）。王云兵教授團隊近年來開發出了新型非戊二醛雙鍵交聯（double bond crosslinking）策略，在此技術平臺上開發出系列性能優異的非戊二醛交聯的生物瓣膜材料，在實現生物瓣膜優異力學性能的同時，大幅降低其鈣化、凝血和炎癥反應，并顯著增強其內皮化性能，延長瓣膜使用壽命，有望成為下一代人工心臟瓣膜材料。

圖3 一種新型雙鍵交聯非戊二醛生物瓣膜材料

  中國是先心病（先天性心臟病）大國，每年出生的新生兒中接近1%患有先心病。最常見的先天性心臟病包括房間隔缺損、室間隔缺損、動脈導管未閉等，表現為位于心房、心室或血管壁上的孔洞。微創介入封堵器已成為最常見的先心病治療方式。傳統用于先心病治療的微創介入封堵器一般由鎳鈦合金材料制備，這類封堵器植入人體后永久存留，有可能引起磨損、傳導阻滯等各種遠期并發癥，而全降解封堵器可有效避免鎳鈦合金封堵器的上述不足。王云兵教授團隊與樂普心泰醫療和阜外醫院潘湘斌教授團隊共同開發了全降解先心封堵器，于2022年2月獲國家藥監局批準，成為世界上第一個獲批大規模臨床使用的全降解心臟封堵器。其在植入后3個月內被新生組織覆蓋，1年后被人體吸收，實現了封堵器動態力學支撐及降解性能與組織修復良好匹配和心臟缺損部位組織的修復再生，避免了傳統金屬封堵器植入后永久存留于兒童體內可能帶來的遠期并發癥風險。

圖4全降解心臟封堵器

  心力衰竭（心衰）是冠心病、擴張型心肌病、風濕性心臟病、心肌炎等多種心臟病的終末期表現。盡管在過去的幾十年中心衰患者的治療取得了一定的進展，但心衰患者的死亡率仍然很高。為進一步降低心衰患者的死亡率，提高患者的生活質量，近年來，各種可注射水凝膠、心肌補片等新的心衰技術逐步被開發。值得一提的是，可注射水凝膠技術作為一種經導管微創介入技術，具有手術操作簡單、創傷小、對心功能恢復效果好等優點，研發具有優異力學支撐和促進組織修復等性能的微創介入抗心衰水凝膠材料已成為未來的重點研究方向之一。

  創新生物材料和器械研究為各種心血管疾病的治療提供了有力的解決方案。心血管生物材料與器械的發展是一個涉及材料、機械、生物學、醫學等多學科交叉的領域，新材料的出現，相關臨床新技術的誕生和臨床外科技術的進步，都將推動創新型心血管醫療器械的產生和發展。展望未來，王云兵教授在文章中指出，心血管生物材料和器械的未來研究應集中在以下幾個方面：1）具有組織再生功能的可吸收心血管支架和心臟封堵器；2）具有生物安全性和耐久性的人工心臟瓣膜；3）用于心衰治療的組織再生微創介入水凝膠。隨著新型心血管材料和器械的發展和性能提高，更先進的治療方案將為心血管患者帶來新的希望。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202201971