科技日?qǐng)?bào)記者 陳曦
自體血管是受損血管的理想替代品，但是自體血管不僅來源有限，而且存在二次創(chuàng)傷和并發(fā)癥的危害。因此，如何制得符合臨床要求的小口徑人造血管一直是國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。
天津大學(xué)化工學(xué)院董岸杰教授課題組與中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所黃平升副教授、王偉偉教授，天津市胸科醫(yī)院黨委書記郭志剛、趙豐主任團(tuán)隊(duì)緊密合作，在抗凝血涂層、小口徑人工血管等領(lǐng)域取得一系列重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)從仿生的角度出發(fā)，模仿天然血管的內(nèi)膜層，以水凝膠為基本材料制備出了鵝卵石結(jié)構(gòu)的抗凝血涂層及體內(nèi)可視化小口徑人工血管，賦予了涂層及人工血管內(nèi)表面超親水、超潤(rùn)滑的特性，有效避免了血栓的形成。近日，小口徑人造血管成果發(fā)表在國(guó)際期刊《Small》上。
【資料圖】
仿生抗凝血涂層解決植入器械血栓難題
據(jù)《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2021》顯示，目前中國(guó)心血管疾病患病人數(shù)約有3.3億人。而心血管疾病的治療過程中離不開植入/介入醫(yī)療器械的使用。然而，這些醫(yī)療器械與血液接觸后往往會(huì)引起血小板黏附最終導(dǎo)致器械表面血栓形成，從而影響治療效果。
據(jù)介紹，天然血管的內(nèi)膜層，由內(nèi)皮細(xì)胞層及其周圍的縱行彈性纖維與結(jié)締組織構(gòu)成，是最好的血液相容性表面。內(nèi)膜層表面分布著沿血管長(zhǎng)軸方向的亞微米尺度溝槽和溝槽表面納米級(jí)的包狀突起。血管內(nèi)膜保證血管內(nèi)壁的光滑結(jié)構(gòu)，為血液流動(dòng)提供良好的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。
抗凝血涂層結(jié)構(gòu)及功能示意圖。
研究表明，模擬血管內(nèi)膜表面微米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠有效抑制血小板的黏附和激活。“我們制備的抗凝血涂層通過模擬血管內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，構(gòu)建一種工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的兩性離子聚合物水凝膠涂層，提供類血管內(nèi)膜結(jié)構(gòu)的極低摩擦系數(shù)和血液無(wú)擾的潤(rùn)滑表面。”該成果論文第一作者之一、天津大學(xué)化工學(xué)院博士李雙陽(yáng)介紹，這種凝膠涂層能實(shí)現(xiàn)血小板的“零黏附”，進(jìn)而獲得抗凝血涂層。
團(tuán)隊(duì)將涂層涂敷在體外循環(huán)管路內(nèi)表面，對(duì)巴馬豬進(jìn)行體外循環(huán)實(shí)驗(yàn)，在體外循環(huán)后觀察管路內(nèi)部血小板黏附狀況。結(jié)果表明，用兩性離子水凝膠涂層改性后，其管路內(nèi)無(wú)任何血小板黏附，由此可見，所制備的水凝膠涂層能有效抑制外循環(huán)過程中血小板的激活與黏附。
抗凝血涂層方面的研究成果今年3月已發(fā)表于國(guó)際期刊《復(fù)合材料b部分：工程》，論文的共同第一作者為天津市胸科醫(yī)院副主任醫(yī)師白云鵬。
在抗凝血涂層基礎(chǔ)上進(jìn)一步制備小口徑人工血管
在新型抗凝血凝膠涂層成果的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又研制了一種雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合型水凝膠小口徑人造血管。利用兩性離子水凝膠層為人造血管的內(nèi)壁，使人造血管的管腔具有超親水性，以及比天然血管內(nèi)皮表面更佳的超潤(rùn)滑性，使人造血管具有超強(qiáng)的抗蛋白黏附能力，力求達(dá)到血液成分零黏附，從而避免人造血管壁血栓的形成。
人工血管結(jié)構(gòu)及功能示意圖。
“利用氫鍵交聯(lián)的大強(qiáng)度聚N-丙烯酰基甘氨酰胺水凝膠為外層作為人造血管的外層，使人造血管具有很好的順應(yīng)性、機(jī)械性能和縫合強(qiáng)度，在使用過程中不易變形或扭折成角，針穿刺后不滲血。”該成果論文第一作者李雙陽(yáng)介紹，另外，其微孔的尺寸小于細(xì)胞尺寸，能夠避免炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，降低炎癥反應(yīng)，能夠避免組織成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞等的浸潤(rùn)，避免增生和狹窄，因而使人造血管具有良好的組織相容性。
在廣西巴馬小型豬頸動(dòng)脈置換9個(gè)月后能保持血管通暢，內(nèi)徑及血液流速無(wú)顯著性變化，內(nèi)表面無(wú)任何血栓形成，外層無(wú)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。
為了讓科研成果落地，李雙陽(yáng)組建了創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)并創(chuàng)立了天津心脈聯(lián)衢生物科技有限公司，公司致力于開發(fā)抗凝血涂層、小口徑人工血管，此外，公司的衍生產(chǎn)品“用于預(yù)防術(shù)后心包粘連的補(bǔ)片”已經(jīng)在天津市胸科醫(yī)院完成了臨床前的大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
“前不久，公司成功入駐了天開高教科創(chuàng)園，這是天津市打造的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新高地。我們力爭(zhēng)在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)市場(chǎng)化的目標(biāo)。”李雙陽(yáng)說道。
