植介入材料动态低硬度表界面的构筑

The acute fatal complications after cardiovascular stent interventional procedures, such as late stent thrombosis, are serious public health problems. Re-endothelialization is a key strategy to solve the problems. During the re-endothelialization, endothelial cells firstly adhere and growth on the substrate, and then forming endothelial cell monolayer and performing functions. Only healthy and regular endothelium could prevent the complications happening. Inspired by nature, this project has design and construct a micro hydrogel coating with double crosslinking. The bioactive molecules that expressed by the cells will be used to target the crosslinking and control the decrosslinking, leading to a dynamic stiffness of the interfaces, which could not only promote the adhering and growth of endothelial cells, but also facilitate the healthy functions of endothelial cell monolayer. This project would provide in depth understanding of the relationship between material interfaces and cell behaviors. The project could also provide a new strategy of interfaces design for next generation of interventional implants.

晚期支架血栓等急性致命性并发症是介入心血管支架植入术后的严重威胁。促进支架表面的内皮化是加快血管病灶部位愈合，降低相关并发症的重要解决途径。支架表面内皮化进程中，首先是内皮细胞的粘附和生长，然后是内皮层的功能表达，而健康的内皮功能表达是从根本上解决支架植入术后一系列并发症的关键。本项目研究以仿生学为启示，根据内皮化进程中细胞生长和功能表达不同阶段的差异，设计和构建微纳厚度的双交联网络水凝胶涂层，并将细胞自身分泌的生物分子作为调控手段，实现水凝胶涂层硬度的自适应转变，最终构建既能加快初期细胞粘附和生长，又能促进后期细胞健康功能表达的动态硬度界面。项目研究能够为深入理解材料界面硬度性能对细胞组织再生修复过程中不同阶段的基本影响规律和内在机理提供可靠的科学数据，也为下一代植介入材料界面的设计提供新的思路和可行的科学方案。

心血管疾病是人类健康的“头号杀手”。目前，冠脉血管支架植入术是治疗急性心梗最为重要的治疗手段，成功挽救了全球数以千万的冠心病患者，极大地提高了患者生活质量和降低了其经济负担。然而，术后的相关并发症，尤其是近年来越来越受到人们关注的晚期和极晚期血栓问题（即支架植入后数年），使得支架成为一颗埋在体内的定时炸弹，严重威胁患者的生命健康。血管支架表面的快速内皮化是公认的解决支架相关并发症的核心策略之一。目前主流的研究集中于促进内皮细胞生长，而忽视了新生内皮的功能。本课题针对血管支架的涂层设计，通过4年的课题研究，获得了多种医用涂层技术，分别针对涂层的硬度、化学组成、物理微结构等开展了研究。涂层的硬度方面，我们针对内皮细胞生长的特点，设计了具有酶敏感的动态硬度涂层，硬度可由高至低转变，既提高了内皮细胞的初期粘附，又有利于内皮细胞的后期功能表达。涂层微结构方面，我们能够调控涂层的表面微结构和内部多孔结构，并采用区域化的光交联手段，获得了具有区域化的涂层多孔结构，我们将这种涂层用于药物的负载，可以获得个性化的药物涂层。我们也通过化学的手段，制备了抗黏附和光动力策略的抗菌涂层，利用混合电荷的策略，可以在不降低季铵盐杀菌的前提下提高涂层的血液相容性；而利用主客体作用，我们可有效避免涂层中光动力分子的聚集，提高量子效率，降低光动力分子在涂层中的使用量。基于课题的研究，共发表论文20篇；申请国家发明专利4项，其中授权1项；培养研究生5名，其中硕士3名，博士2名。