近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院副研究員杜學敏研究團隊聯(lián)合華東師范大學教授張利東和香港大學教授王敏，設(shè)計構(gòu)建了功能仿生的血管組織工程復合支架，并就復合支架調(diào)控血管內(nèi)皮化展開研究，揭示了復合支架生物活性和力學性能影響血管內(nèi)皮重塑的機制（圖1）。該項研究成果以Regulation Effects of Biomimetic Hybrid Scaffolds on Vascular Endothelium Remodeling 為題發(fā)表在材料期刊ACS Applied Materials & Interfaces上。

研發(fā)功能性人工血管對于治療目前全球致死人數(shù)最多的心血管疾病具有重要意義，但目前人工血管材料嚴重受制于內(nèi)皮化功能不足，植入后易發(fā)生血栓性栓塞而失效。為解決此難題，杜學敏團隊在前期工作中結(jié)合仿生智能材料，有效改善了血管的三維內(nèi)皮化。前期研究發(fā)現(xiàn)，在具有仿生生物活性和力學性能的納米纖維復合支架引導下，血管內(nèi)皮重塑可得到更為有效的促進。然而，對于具有二元組分的復合支架材料，生物活性的增強通常造成力學性能下降，反之亦然。因此，為獲得理想的血管組織工程復合支架材料，需明確材料生物活性和力學性能調(diào)控血管內(nèi)皮重塑的機制，以便設(shè)計具有優(yōu)化組分的人工血管。

為此，研究團隊設(shè)計并構(gòu)建了一系列具有不同彈性片段和細胞黏附片段比例的納米纖維復合支架，支架的生物活性和力學性能等支架性能可有效調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，具有高比例細胞黏附片段的復合支架在細胞培養(yǎng)初期可有效促進血管內(nèi)皮細胞黏著斑的形成（圖2），由此介導細胞與支架間較強的相互作用，對于內(nèi)皮化初期的血管內(nèi)皮細胞附著具有重要意義，而支架的力學性能則會對血管內(nèi)皮細胞間相互作用的形成產(chǎn)生重要影響。在適當?shù)牧W性能增強的復合支架表面，血管內(nèi)皮細胞在初期細胞黏附較低的情況下，仍然可實現(xiàn)融合的血管內(nèi)皮細胞單層的快速形成（圖3），在結(jié)構(gòu)和性能上具有更高的穩(wěn)定性，確保了支架用于構(gòu)建人工血管的極大潛力。綜上，復合支架材料的生物活性在調(diào)控血管內(nèi)皮重塑中起主導作用，而力學性能亦是影響血管內(nèi)皮重塑過程中血管內(nèi)皮細胞間聯(lián)結(jié)形成的重要因素。理想的人工血管材料需在滿足材料力學性能要求的前提下具備盡量優(yōu)化的生物活性。

相關(guān)成果不僅為促進血管內(nèi)皮重塑提供了優(yōu)化的復合支架材料，并對基于復合材料的人工血管設(shè)計具有重要指導意義，將有望有效推進新型人工血管材料的研發(fā)。該研究工作得到了科技部重點研發(fā)專項、廣東省引進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊、粵港科技合作資助計劃、深圳市孔雀團隊以及深圳市基礎(chǔ)研究等的資助。

圖1. 具有彈性片段和細胞黏附片段的納米纖維復合支架對血管內(nèi)皮細胞功能的調(diào)控

圖2. 血管內(nèi)皮細胞在不同復合支架上的細胞黏附和黏著斑形成情況。

（A, D）高活性低彈性支架；（B, E）中活性中彈性支架；（C, F）低活性高彈性支架 

　　圖3. 血管內(nèi)皮細胞在不同復合支架上的細胞間相互作用情況。

（A）高活性低彈性支架；（B）中活性中彈性支架；（C）低活性高彈性支架