血管细胞双向选择性涂层改性血管支架及促内皮再生研究

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据《2019年全球健康评估》报告显示,心血管相关疾病(CVDs)依然是导致人类死亡的“头号杀手”。截至目前,临床上治疗CVDs的主要手段包括药物治疗、心脏搭桥手术以及微创介入治疗,其中以基于血管支架植入的经皮冠状动脉介入术(PCI)为翘楚。大量的临床数据表明,PCI可有效降低CVDs导致的死亡率。随着介入治疗技术的不断发展,血管支架的市场需求持续扩大。血管支架先后经历了裸金属支架(BMS)、药物洗脱支架(DES)和生物可吸收支架(BRS)的迭代更新,但目前临床主流应用的血管支架类型依然是DES,尤其是第二代DES。尽管第二代DES在降低再狭窄率方面优于之前的所有支架类型,却仍面临着晚期或极晚期支架内血栓(LST&VLST)及支架内再狭窄(ISR)两大临床并发症。当血管支架植入体内时对血管造成机械损伤,致使血管内皮细胞(VEC)和平滑肌细胞(VSMC)在受损部位的异常竞争性生长,是ISR高发的主要因素。因此,想要保障支架的长期功能,关键在于促进支架植入部位病变血管内皮层再生以及病变血管内膜组织的修复。为改善以及解决支架植入后产生的临床并发症等一系列问题,除了改良支架本体的设计以及规范手术操作外,还涉及支架材料的表面改性研究。通过表面改性技术赋予支架表面特殊功能,以降低血管支架的ISR和LST发生风险,改善其生物相容性。在基材表面构建含儿茶酚基的改性涂层成为了表面改性的重要研究方向之一,同时为使基材表面改性涂层的生物功能具体化(如抗凝、抗炎、快速内皮化等),往往需要在涂层上进行快速有效的二次共价接枝。点击化学作为一种高效独特抗干扰强副产物少或无副产物的化学反应,现如今已广泛应用于化学接枝领域。基于此,本论文以贻贝粘附灵感和点击化学为基础,设计合成了一种富炔基的儿茶酚类化合物(HP-PAM),利用该化合物含有的邻苯二酚结构可使其牢牢地粘附在基底材料表面。随后采用一步浸涂法在材料表面构建一层富炔基涂层(HP-PAM),通过叠氮-炔点击反应接枝具有细胞选择性的叠氮化尼龙-3(Azide-Nylon-3)分子,得到具有高度血管细胞双向选择性涂层。上述涂层改性后的血管支架,不仅能适度抑制SMC的增殖,还对EC无毒性甚至促进其生长,实现了快速的内皮再生,有望解决目前血管支架应用领域由于EC和SMC功能不匹配导致的再狭窄和晚期血栓问题,具有潜在的应用价值。本论文通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-vis)、核磁共振氢谱(~1HNMR)、水接触角(WCA)、X射线光电子能谱(XPS)等材料学表征手段验证了富端炔基儿茶酚类化合物HP-PAM的成功合成以及富端炔基涂层HP-PAM和高度血管细胞双向选择性涂层poly-DM的成功制备;通过耗散型石英晶体微天平(QCM-D)实验验证叠氮化尼龙-3(Azide-Nylon-3)分子的实际接枝量;通过体外血管细胞模拟实验证实涂层poly-DM的高度选择性;通过体内血管支架植入实验表明经改性后的血管支架在快速促内皮化以及抑制内膜增生方面显著优于裸金属支架;同时,通过纤维蛋白原粘附实验、血小板粘附与激活实验证实改性后的血管支架不具有抗凝效果,这也为后续课题改进设计提供事实探索基础。
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