Advance Healthcare Materials:快速适应移植部位微环境的聚氨酯人工血管材料

随着社会发展及人类饮食结构的改变,心血管疾病已成为人类健康的头号杀手,血管移植是目前最为有效的治疗手段。聚氨酯因其优异的力学性能在大中口径人工血管上已取得成功,但在小口径人工血管上尚未取得突破,究其原因与目前其它材料类似,易形成血栓和内膜增生,引起栓塞和再狭窄等问题,导致小口径人工血管应用受限。事实上,健康血管内表面是由内皮细胞融合而成的内皮层构成的,具有理想的血液相容性。因此,人们一直希望通过在人工血管表面仿生构筑具有内皮层功能的合成材料以解决小口径人工血管栓塞和再狭窄问题。但目前的方法还主要停留在通过材料表面接枝生物活性分子以解决促内皮细胞粘附问题,没有考虑植入微环境对内皮细胞的影响,而血管病变、外科手术及植入材料的炎症反应均会引起体内活性氧过量,超出机体的抗氧化防御系统,即植入部位发生氧化应激,直接导致内皮细胞损伤和死亡,严重影响植入材料表面内皮层的形成。因此,设计合成同时具有抗氧化和促内皮细胞粘附功能的聚氨酯材料对推动小口径人工血管走向实际应用意义重大。

传统中药活性分子川芎嗪具有可促进内皮细胞粘附和增值的功能,而硝酮分子具有优异的抗氧化性。中国科学院长春应用化学研究所杨小牛课题组通过巧妙地把这两种功能基团引入到聚氨酯分子链上,赋予了聚氨酯抗氧化和促内皮粘附的双重功能。为了使聚氨酯材料保持有可用于人工血管的力学功能,设计合成的川芎嗪-硝酮小分子以封端剂的形式引入到聚氨酯分子链上,实现了小口径人工血管在氧化应激环境下的快速内皮化。

该工作首次将抗氧化与促内皮细胞粘附双重功能集成于聚氨酯材料中,解决了人工血管移植部位由于微环境影响而阻止内皮层快速形成的问题,有利于植入血管的长期通畅性,使小口径人工血管向实际应用迈出了重要一步。相关工作以“Polyurethane End‐Capped by Tetramethylpyrazine‐Nitrone for Promoting Endothelialization Under Oxidative Stress”为题发表在Advanced Healthcare Materials(doi/10.1002/adhm.201900582)上。论文第一作者为屈宝留博士研究生,杨小牛研究员和吕红英副研究员为文章的共同通讯作者。