外周動脈瘤和肢體動脈閉塞性疾病是臨床常見血管病,嚴重威脅人類生命和健康,嚴重者可致死致殘。目前血管腔內覆膜支架置入術是外周動脈瘤常用介入治療方法,覆膜支架在大中動脈閉塞性疾病中也顯示比裸支架相對更好的臨床結局。然而,傳統的人造血管覆膜支架容易發生血栓、再狹窄和延遲內皮化等問題。該研究通過表面引發的原子轉移自由基聚合(SI-ATRP)和多巴胺改性技術開發了一種雙功能肝素/兩性離子聚合物(CBMA)涂層的血管覆膜支架。該支架表面將CBMA的防污性能(BSA吸附減少98.5%)與肝素的持續抗凝和內皮化促進(5天后內皮細胞活性增加194.97%)相結合。動物試驗證實,TNF-α表達降低(降低75%),膠原沉積增強,28天后新生血管形成,機械強度保持不變(徑向抗拉強度>57 MPa),滲透率降低25%。該研究為血管覆膜支架在臨床應用中的抗血栓形成和內皮修復提供了新的協同策略。
蘇州大學現代絲綢國家工程實驗室李剛教授與蘇州大學附屬第四醫院張喜成主任醫師團隊合作開發了一種抗凝血和促內皮化表面修飾的藥物洗脫血管支架。該項研究工作以“Drug-eluting vascular stents with surface modification of anticoagulation and pro-endothelialization”為題發表在中科院大類一區TOP期刊《Biomacromolecules》上。蘇州大學碩士生梁夢迪、左都林和王鋒為共同第一作者,蘇州大學李剛教授、附屬第四醫院李觀強醫師和張喜成主任醫師為共同通訊作者,其他作者包括蘇州大學碩士生張蓓和田晶晶、附屬第四醫院黃獻琛主任醫師和孫元主任醫師。該研究得到了國家自然科學基金面上項目和國家重點研發計劃等項目的支持。
研究團隊采用選用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)和脫膠蠶絲(DSY)編織成覆膜支架基材,通過多巴胺共沉積和表面引發原子轉移自由基聚合(SI-ATRP)技術,在其表面構建肝素/兩性離子聚合物(CBMA)涂層。在抗蛋白吸附性能方面,兩性離子聚合物(CBMA)涂層顯著降低了支架表面的蛋白吸附量,白蛋白(BSA)吸附減少高達98.5%,展現出優異的抗污性能,有效減少了血栓形成的風險因素。其次,抗凝血性能測試表明,肝素涂層的引入使活化部分凝血活酶時間(APTT)延長了37%,凝血酶時間(TT)增加了17秒,表明涂層支架能有效抑制凝血過程,降低術后血栓形成的可能性。在內皮化促進方面,研究結果顯示,涂層支架在5天內顯著提高了內皮細胞的活性,增幅達194.97%,表明該涂層能顯著促進內皮細胞的粘附和增殖,加速支架表面的內皮化進程,有利于血管的快速修復和功能恢復。此外,動物試驗表明,涂層支架減少了腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的表達(降低了75%),增強了膠原沉積和血管生成,同時保持了良好的力學強度(直徑拉伸強度>57 MPa),并降低了水滲透率(較傳統支架降低25%)。這些結果共同證明了該涂層支架在改善血管支架生物相容性和安全性方面的潛力。

圖1.(A) 肝素/CBMA接枝改性涂層管狀織物的制備工藝。(B)肝素/CBMA涂層可以協同促進血管內皮化,抑制血栓形成。

圖2. (A) 不同樣品表面血小板的SEM圖像:(a)未改性樣品PET/DSY;(b)血小板放大;(c)PET/DSY-CB;(d)PET/DSY Hep CB。(B-C)不同樣品的溶血率。(D)不同樣品的體外APTT和TT測定結果。(E)不同樣本中培養1天、3天和5天后HUVEC的細胞存活率。(F)在不同樣本中孵育5天后HUVEC的生長狀態。

圖3. (A) H&E染色圖。(B)樣品周圍組織厚度的統計結果。(C)Masson染色。(D)膠原沉積面積的統計結果(黑色箭頭表示新生血管)。(E)TNF-α的免疫組織化學染色。(F)TNF-α表達的定量。(G)IL-10的免疫組織化學染色。(H)IL-10表達的定量。

圖4. (A-B)各組樣本在不同時間點植入后CD31的免疫熒光染色:7d和28d。(C-d)各組樣本植入后CD68的免疫熒光染:7d和28/d。(E-F)CD31和CD68的定量統計
上述研究結果表明,該研究團隊成功設計并開發了一種新型的血管覆膜支架,并利用聚多巴胺涂層的粘附特性,通過表面誘導原子轉移自由基聚合(SI-ATPR)在覆膜支架的表面制備了肝素/兩性離子聚合物刷改性涂層。結果證實,CBMA和肝素在抗凝方面具有協同作用,可以有效減少血小板粘附,降低改性樣品表面的溶血率,延長體外凝血時間。此外,肝素/兩性離子聚合物刷涂能夠促進HUVEC的增殖和粘附,具有良好的生物相容性和生物安全性,為開發新型血管覆蓋支架提供了一種新方法,具有潛在的臨床應用價值和前景。該項工作是團隊近期在心血管材料相關研究的最新進展之一(Journal of Materials Science & Technology, 2025, 216: 225-256;International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 129485.)。
原文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.biomac.5c01382
通訊作者簡介:
李觀強,醫學碩士,蘇州大學附屬第四醫院(蘇州市獨墅湖醫院)血管外科醫師。畢業于大連醫科大學七年制臨床醫學專業,長期從事血管外科常見病、多發病的臨床診治工作,熟練掌握血管疾病的開放手術與介入微創治療技術,尤其擅長主動脈疾病、外周動靜脈疾病的手術與介入治療領域。迄今以第一或參與作者身份發表學術論文12篇。曾主持和參與多項省、市級科研課題,主要研究方向包括血管疾病術后再狹窄的防治、靜脈血栓栓塞癥的診療優化等。
張喜成,醫學博士,主任醫師,博士生導師,蘇州大學附屬第四醫院血管外科與介入科主任。從事周圍血管疾病的基礎與臨床研究,曾先后在臺灣、德國等醫院培訓學習。曾主持多項省市級科研項目,主要研究方向為髂靜脈疾病繼發血栓的發病機制、預防靜脈支架內再狹窄的載藥器材研究,以及智能性載藥水凝膠治療缺血性潰瘍的相關應用基礎研究等。獲省部級科技進步獎 2 項、市廳級科技進步獎 6 項, 新技術引進獎 10 余項, 第一或通訊作者發表學術論文 100 余篇,擔任多家期刊編委和審稿人,參編高校教材 1 部,授權國家專利 5 項。學術兼職為江蘇省醫學會血管外科分會候任主任委員,江蘇省醫師協會血管外科醫師分會副會長,中國醫師協會血管外科醫師分會委員,中國老年醫學會周圍血管疾病管理委員會常委等。
李剛,蘇州大學教授、博導,江蘇省第十五批“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省僑聯青年委員會委員。香港理工大學博士、美國塔夫茨大學訪問學者(導師:美國工程院David Kaplan院士)。長期在絲蛋白生物材料、醫用和智能紡織材料等交叉領域開展研究。在Advanced Functional Materials、Biomaterials等期刊發表學術論文150余篇,已授權美國、日本和中國專利50余件,聯合企業獲批國家藥監局三類醫療器械產品注冊證1項。主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金面上項目等項目30余項,曾獲中國絲綢領域十大科技進展獎、中國商業聯合會科技進步獎、香港首屆創新大賽冠軍、江蘇省十大行業優秀成果獎等榮譽。主要學術兼職為中國生物材料學會高級會員、智能仿生材料分會委員、中國科協培訓和人才服務中心、國家藥監局器審中心、中國和奧地利國家自然科學基金、“霍英東”科教獎和泰晤士高等教育世界大學排名函評專家,以及國內外多個雜志編輯和編委(https://web.suda.edu.cn/tcligang)。
- 蘭州理工大學冉奮教授團隊 Nat. Commun.:肝素摻雜導電聚合物 2024-12-07
- 蘭州理工大學冉奮教授課題組 Macromolecules前瞻性文章:抗凝血大分子 2023-06-16
- 太原理工黃棣教授團隊《Compos. Part B-Eng.》:同軸打印小直徑人工血管方面取得重要進展 2022-12-14
- 哈工大冷勁松/哈醫大郭媛媛 AFM:抗凝促內皮化4D打印心臟封堵器 2026-04-01
- 浙江大學計劍、張鵬團隊 JACS:選擇性細胞阻抗調控細胞-材料界面相互作用 2025-03-07
- 四川大學王云兵教授/羅日方副研究員Biomaterials:微創介入式生物瓣膜材料改性實現長效抗凝及內皮化增強的新策略 2021-06-29