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仿生抗凝血涂層有望解決小口徑人工血管血栓難題

文章來源：科技日報更新時間：2023-07-07 15:04:10

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，而且存在二次創傷和并發癥的危害。因此，如何制得符合臨床要求的小口徑人造血管一直是國際上的研究熱點。

　　天津大學化工學院董岸杰教授課題組與中國醫學科學院生物醫學工程研究所黃平升副教授、王偉偉教授，天津市胸科醫院黨委書記郭志剛、趙豐主任團隊緊密合作，在抗凝血涂層、小口徑人工血管等領域取得一系列重要進展。研究團隊從仿生的角度出發，模仿天然血管的內膜層，以水凝膠為基本材料制備出了鵝卵石結構的抗凝血涂層及體內可視化小口徑人工血管，賦予了涂層及人工血管內表面超親水、超潤滑的特性，有效避免了血栓的形成。近日，小口徑人造血管成果發表在國際期刊《Small》上。

　　仿生抗凝血涂層解決植入器械血栓難題

　　據《中國心血管健康與疾病報告2021》顯示，目前中國心血管疾病患病人數約有3.3億人。而心血管疾病的治療過程中離不開植入/介入醫療器械的使用。然而，這些醫療器械與血液接觸后往往會引起血小板黏附最終導致器械表面血栓形成，從而影響治療效果。

　　據介紹，天然血管的內膜層，由內皮細胞層及其周圍的縱行彈性纖維與結締組織構成，是最好的血液相容性表面。內膜層表面分布著沿血管長軸方向的亞微米尺度溝槽和溝槽表面納米級的包狀突起。血管內膜保證血管內壁的光滑結構，為血液流動提供良好的動力學環境。

抗凝血涂層結構及功能示意圖。

　　研究表明，模擬血管內膜表面微米拓撲結構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膜結構，構建一種工藝簡單、性能優良的兩性離子聚合物水凝膠涂層，提供類血管內膜結構的極低摩擦系數和血液無擾的潤滑表面。”該成果論文第一作者之一、天津大學化工學院博士李雙陽介紹，這種凝膠涂層能實現血小板的“零黏附”，進而獲得抗凝血涂層。

　　團隊將涂層涂敷在體外循環管路內表面，對巴馬豬進行體外循環實驗，在體外循環后觀察管路內部血小板黏附狀況。結果表明，用兩性離子水凝膠涂層改性后，其管路內無任何血小板黏附，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月已發表于國際期刊《復合材料b部分：工程》，論文的共同第一作者為天津市胸科醫院副主任醫師白云鵬。

　　在抗凝血涂層基礎上進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上，團隊又研制了一種雙層結構復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壁，使人造血管的管腔具有超親水性，以及比天然血管內皮表面更佳的超潤滑性，使人造血管具有超強的抗蛋白黏附能力，力求達到血液成分零黏附，從而避免人造血管壁血栓的形成。

人工血管結構及功能示意圖。

　　“利用氫鍵交聯的大強度聚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性、機械性能和縫合強度，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介紹，另外，其微孔的尺寸小于細胞尺寸，能夠避免炎癥細胞的浸潤，降低炎癥反應，能夠避免組織成纖維細胞和平滑肌細胞等的浸潤，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脈置換9個月后能保持血管通暢，內徑及血液流速無顯著性變化，內表面無任何血栓形成，外層無炎癥細胞浸潤。

　　為了讓科研成果落地，李雙陽組建了創業團隊并創立了天津心脈聯衢生物科技有限公司，公司致力于開發抗凝血涂層、小口徑人工血管，此外，公司的衍生產品“用于預防術后心包粘連的補片”已經在天津市胸科醫院完成了臨床前的大動物實驗。

　　“前不久，公司成功入駐了天開高教科創園，這是天津市打造的創新創業新高地。我們力爭在5年內實現產品技術市場化的目標。”李雙陽說道。

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