仿生三维动态可调血管组织工程支架的促血管生成机理研究

Building a small-diameter tissue engineering vascular graft which can prompt vascular tissue regeneration, is a hotspot in vascular grafts research. The design and development of biodegradable tissue engineering scaffolds with the ability to induce vascular regeneration in situ, inspired by the extracellular matrix structure of native blood vessel and its dynamic balance environment, are extremely critical for improving the tissue-inducing performance of artificial small-diameter blood vessel. This project intends to employ the biodegradable shape memory polymer 6 arm poly(ethylene glycol)-poly(lactic acid) as matrix to build a 3D biomimetic and dynamic tunable vascular tissue engineering scaffold by using hot padding and artificial crimping. The micropatterned surface and its micro shape memory effect of the vascular graft can induce the hierarchically ordered growth of ECs and VSMCs, fundamentally promoting the in situ regeneration of the blood vessel. Regulation mechanisms of the biophysical signals from 3D tunable scaffold on precisely directing the vascular cell behavior and the change rules of revascularization in fluid condition will be investigated. Therefore, this study provides a solid theoretical and practical bases in designing and manufacturing a functional small-diameter tissue engineering vascular graft which can prompt vascular tissue regeneration in situ, and the key preparation techniques would be obtained.

具有组织诱导性小口径人工血管的制备是目前血管移植领域的研究热点。基于原生血管的胞外基质结构及其动态平衡环境，构建可原位诱导血管再生的可降解组织工程支架，对改善小口径人工血管的组织诱导性具有十分重要的科学意义。项目拟以具有形状记忆性能的六臂聚乙二醇-聚乳酸作为基体，采用热压印及卷曲工艺制备三维动态可调复合微图案支架；通过控制微图案结构及其微观形状记忆回复实现内皮细胞和血管平滑肌细胞的可控生长，在根本上促进血管原位再生。同时研究支架表面多种生物物理信号对血管细胞行为调控的协同作用机制，揭示流场环境中血管重建的变化规律。本项目的实施，将为能够原位诱导血管再生的组织工程支架提供理论和实践上的依据，获得具有良好血管诱导性能小口径人工血管的关键制备技术。

小口径人工血管介入治疗是目前辅助治疗冠心病最常规的的手段。但由于目前所使用的小口径人工血管材料缺乏组织诱导性，易导致血管出现再狭窄或阻塞，在临床上并未取得较好的效果。因此，构建具有能够完整重现血管多层次仿生结构的新型组织工程植入物已成为了亟待解决的关键科学问题。.本项目基于原生血管ECM三维拓扑结构和机械刺激对血管生成的重要作用，结合形状记忆聚合物的微观动态回复性能构建仿生三维动态复合微图案血管支架，并对该支架对ECs/SMCs血管化行为的影响规律及作用机制进行了研究。研究结果表明：本项目中所制备的6A PELA具有较长的形状记忆回复时间，降解时间匹配血管原位再生；通过热压印技术及卷曲工艺可制备具有高宏/微观回复能力，较好血管力学适配性的三维动态微结构支架。该三维动态微图案支架在体内外均具备较好的血管诱导作用，能够在动物体内原位诱导血管组织再生，生成与原生血管结构与功能极为接近的类血管细胞层结构。此外，该三维动态支架主要通过动态微结构与微观回复力，协同作用调节ECs与SMCs的RhoA信号通路中的ROCK-1，达到促进这ECs的血管内皮化以及外缘SMCs的收缩性，进而诱导ECs与SMCs血管化。.项目取得的研究进展可用于指导血管组织工程支架的结构设计，并为新型智能三维血管组织工程支架的开发与应用提供理论基础。项目目前在国内外重要学术期刊上已发表学术论文6篇，其中SCI收录4篇，申请国家发明专利3项，已授权2项；获各类科研奖励2项。