冠状动脉镁合金支架材料的生物学效应及干预的研究

Magnesium alloy material has been used in coronary artery biodegradable stents. The metabolites of magnesium alloy stent include calcium salt and hydrogen, but the biological effects and mechanisms of them on vascular endothelial cells, smooth muscle cells and inflammation remain unclear. This study put forward the hypothesis that calcium salts induce inflammation that affects endothelial function and promotes smooth muscle cell proliferation, leading to intimal hyperplasia; hydrogen inhibits inflammation, promotes endothelial repair, and inhibits smooth muscle cell proliferation. This study aims to study the effects of hydrogen and calcium salt on the cell viability, proliferation, apoptosis and inflammation by co-culture endothelial cells, smooth muscle cells, macrophages with magnesium alloy stent and its metabolites calcium salt and hydrogen. And investigating the effects of magnesium alloy stent and its degradation products calcium and hydrogen on vascular remodeling, vascular inflammation, endothelial cell coverage, smooth muscle cell proliferation and the metabolism of calcium salt in the animal vascular injury model. What’s more, studying the effects of magnesium alloy arsenic trioxide targeted drug eluting stent in inhibition of stent thrombosis and restenosis in pig coronary stent model. To provide the oretical basis for the development and application of magnesium alloy. At the same time, to obtain the magnesium alloy arsenic trioxide targeted drug eluting stent with good control of stent thrombosis and restenosis by the targeted drug intervention of magnesium alloy stent.

镁合金材料已用于冠状动脉可降解支架制作。镁合金降解产物钙盐及氢对血管内皮、平滑肌细胞及炎症反应的生物学效应和机制尚不清楚。本研究提出假说：钙盐导致炎症反应，影响内皮功能，促进平滑肌细胞增殖，致血管内膜增生；氢抑制炎症反应，促进内皮修复，抑制平滑肌细胞增殖。拟通过镁合金支架及其降解产物钙盐和氢与血管内皮细胞、平滑肌细胞及巨噬细胞共培养，采用分子生物学方法，阐明钙盐与氢对上述细胞活性、增殖、凋亡及炎症反应的作用及机制。在动物血管损伤模型中观察镁合金支架及其降解产物钙盐、氢对血管重构、血管炎症、内皮覆盖、平滑肌细胞增殖的影响，观察镁合金降解产物钙盐的代谢规律。在小型猪冠脉模型，研究镁合金三氧化二砷靶向药物洗脱支架防止支架内血栓及再狭窄。为镁合金支架材料的开发与应用提供生物学效应的理论依据；同时通过镁合金支架的靶向药物干预获得具有良好防治支架内血栓和再狭窄的可降解镁合金三氧化二砷靶向药物洗脱支架。

生物可降解支架的研究最近受到越来越多的关注，因为它们在理论上优于目前的永久性支架。各种类型的材料已在可降解支架的发展中被使用，其中镁合金支架由于良好的生物相容性而受到广泛研究。本课题对镁合金支架进行系统的研究，探讨镁合金的体内降解规律，阐明镁合金降解产物以及氢气对于血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞的作用；制备镁合金裸支架、As2O3靶向药物洗脱支架，并且探讨支架植入对于内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞的影响。.本课题制备了WE43镁合金材料，同时制备了As2O3涂层的镁合金支架。体外探讨镁合金在体外的降解规律，并且制备不溶性降解产物，及其对血管内皮细胞、平滑肌细胞、平滑肌细胞的作用；同时制备新型镁合金，观察其生物相容性。.体内实验：通过将两种支架、植入兔髂动脉，观察3个月、6个月、1年时相应管腔面积、管腔狭窄率、体内降解、炎症及纤维化等方面进行系统研究，最终确定其生物学效应。.镁合金降解过程中产生氢气，临床很多是心肌梗死患者需要植入支架，我们进一步探讨氢气与机体之间的相互作用，氢气吸入对心肌梗死面积，心肌缺血再灌注，对心肌梗死大鼠远期心脏重构和心肌纤维化的作用。.本研究发现：镁合金浸提液对于内皮细胞活性、增殖、迁移都没有显著影响，并进行溶血试验，无明显差异，显示良好的生物相容性。制备不溶性降解产物，其引起巨噬细胞、平滑肌细胞，内皮细胞凋亡坏死，呈现剂量依赖性。不溶性降解产物主要在巨噬的吞噬溶酶体内降解，引起ROS增加，其也会影响平滑肌细胞迁移。我们制备添加Al、Zn的新型WE43合金，都具有良好的组织相容性。体内实验证明，支架植入3个月、6个月、1年，支架处血管段通畅，1年时依旧可以看到支架小梁；氢气吸入减轻缺血再灌注大鼠梗死面积和无复流面积；改善心脏功能，延缓心脏重构；减轻心肌纤维化；减轻心肌成纤维细胞的增殖和迁移。.培养博士4人，硕士8人，发表SCI论文3篇，中文核心期刊2篇。建立了完善的镁合金体系研发平台。