Advanced Healthcare Materials:心血管医疗器械表面修饰以提高其血液相容性和快速内皮化

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。世界卫生组织的统计数据显示,预计2030年会有2360万人死于心血管疾病。支架植入和血管移植是目前最为有效的临床治疗手段。然而,材料本身的血液相容性较差,植入术容易引起内皮受损,血管再内皮化延迟,进而导致血栓及再狭窄等再发心血管事件。因此,优化心血管材料性能,设计仿内皮层微结构表面,表面接枝具有提高血液相容性和促进血管再内皮化进程的生物活性分子,构筑靶向基因递送表面,这些创新策略有望解决上述难题。

最近,天津大学冯亚凯教授团队在Advanced Healthcare Materials期刊上发表了题为“Surface Engineering of Cardiovascular Devices for Improved Hemocompatibility and Rapid Endothelialization”的综述文章。文章阐述了近些年心血管医疗器械在生物医学领域的研究进展、临床应用以及面临的重要挑战,介绍了几大类常用的血管接触性材料,主要有金属和合金类、天然提取类以及合成材料(不可降解和可降解类),并简要指出了各自存在的局限性和应对策略。文章重点归纳总结了多种表面修饰策略用于设计和构建具有良好血液相容性和快速内皮化能力的合成材料表面,主要从物理改性、化学改性和生物学改性三方面进行了详细阐述。物理改性方法,主要通过对材料本身物理特性或表面微观形貌等的调控来提高材料的血液相容性、解决血管类细胞的粘附和定向有序排列等问题。化学和生物学改性方法,主要利用物理或化学方法将一些生物活性分子,如抗凝药物、特异性多肽、粘附蛋白、抗体、生长因子以及NO供体等固定在材料表面,以提高其血液相容性和内皮细胞层的快速形成。此外,基因工程在促进血管表面内皮化和抑制内膜增生方面也展现出很好的应用前景。

最后,作者对心血管医疗器械表面工程做了总结和展望。随着表面改性技术的不断发展,表面工程化修饰的血管材料在生物医学领域将得到日益广泛应用。两种或多种活性分子的共表面修饰能够赋予血管材料多重生物学功能,有望更早实现理想人工血管材料的成功构建。此外,基因工程作为一种新兴策略,为未来的研究工作提供了更多的设计思路,比如多重基因递送表面的合理构建。

相关文章在线发表在Advanced Healthcare Materials (DOI: 10.1002/adhm.202000920)上,第一作者为博士研究生赵静,通讯作者为天津大学冯亚凯教授。该工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等资助。