枝状多肽自组装纳米纤维活性水凝胶模拟干细胞niche改善小口径组织工程血管性能的机制

目前以干细胞作为种子细胞构建小口径组织工程血管存在干细胞诱导分化欠佳、力学性能不足、内皮化不全等问题，模拟干细胞niche诱导分化有望改善其性能。多肽分子自组装是近年生物材料领域的重大突破之一，而两亲性多肽在一定条件下可自组装成纳米纤维水凝胶，其三维网络结构与细胞外基质相似。本课题着眼于模拟干细胞niche，利用枝状多肽肝素结合域两亲性分子携带促细胞黏附活性序列和两种肝素亲和性生长因子，自组装成纳米纤维水凝胶，提高黏附活性位点数目，再与聚乳酸-羟基乙酸静电纺丝小口径血管支架复合构建组织工程血管，发挥促细胞黏附活性序列和生长因子对干细胞分化的协同效应，模拟干细胞niche诱导其黏附、增殖、分化，促进管壁细胞外基质重构管和内皮化，改善组织工程血管性能。

动脉粥样硬化导致的冠状动脉和外周动脉阻塞病变成为全球人口最主要的病因和死亡原因之一。使用自体血管移植物仍然是冠状动脉和外周动脉搭桥术的金标准，且近期效果较好，但远期因为血管移植物内膜增生导致桥管再狭窄。此外，临床上约30%需行冠状动脉搭桥术患者没有合适的自体血管移植物，而组织工程血管技术为制备小口径血管移植物提供可能。研究表明合成材料小口径血管移植物（内径小于6mm）管腔内表面易形成血栓，从而限制其临床应用。. 本研究采用静电纺丝技术将Carbosil®聚氨酯（PCU）制备成纳米纤维结构的小口径血管移植物，模拟自体血管移植物管壁结构及力学性能，并在管腔内表面有效化学修饰处理，预防早期血栓形成。本研究采用三种方法处理PCU小口径血管管腔内表面，体外实验证实使用等离子体处理管腔内表面可获得最有效的功能氨基团，然后利用功能氨基团末端固定技术（end-point immobilization）结合肝素分子。本研究比较三种方法处理PCU小口径血管管腔内表面，揭示等离子体处理PCU血管移植物内表面具有最大的肝素结合率和最高生物活性肝素分子。大鼠颈总动脉移植模型显示术后2周、4周肝素组（等离子体处理后结合肝素）通畅率比对照组（等离子体处理后未结合肝素）高。同时，本研究揭示术后4周肝素组管腔内壁完全内皮化，并可见与血流方向一致的单层内皮细胞有序排列，接近正常自体血管移植物内膜。同时观察到周围组织细胞长入管壁并形成一体。小型猪颈总动脉移植实验发现术后1月肝素组通畅率显著高于对照组。本研究利用静电纺丝制备纳米纤维PCU小口径血管移植物，能模拟自体血管管壁结构并具有较好力学性能，采用等离子体处理内腔表面并利用末端固定技术结合生物活性肝素分子，具有较好抗凝血生物活性和近期通畅率，有望实现临床转化。