载SDF-1α/Cu(II)的抗凝纳米颗粒涂层对心血管材料表面原位内皮修复的影响及机制研究

Biomedical metal materials have been widely used in implantable cardiovascular devices. Surface modification to provide specific bioactivities for long-term directing intravascular response plays important role in improving the performance and function of cardiovascular devices. Based on the knowledge of endothelium regeneration mechanism and biological response between material and vascular , SDF-1α-/Cu(II)-loaded heparin/poly-l-lysine anticoagulant nanoparticles were prepared and immobilized on dopamine coated titanium alloy surface, with the aim of direct the growthing behavior of endothelial cells (ECs) and endothelial progenitor cells (EPCs) coordinately and promote the biocompatibility of materials fundamentally via control the loading dosage and release kinetic of biomolecules.The synergy effect mechanisms of different bioactive molecules on intravascular bio-response and the change rules of surface property in fluid condition will be investigated. According to the project, new knowledge about regulate and control of surface biological function and response will acquired. The key technique of surface multifunctional modification will be established to promote the development and application of cardiovascular metal materials.

医用金属材料广泛应用于心血管内植入器械领域，通过表面改性赋予材料多功能生物活性，使其长期有效地调节血管内生理反应，原位诱导内皮再生，对改善材料表面性能与功能具有十分重要的科学意义。本项目以心血管用钛合金为研究对象，基于对血管内皮再生机制以及材料-血管组织界面生理反应机理的认识，采用肝素/多聚赖氨酸抗凝纳米颗粒装载诱导内皮再生功能因子SDF-1α和Cu(II)，并固定于多巴胺改性的材料表面构建多功能纳米颗粒涂层，通过控制生物活性因子载入量及释放行为改善内皮和内皮祖细胞的生长行为，从而在根本上增强材料的生物相容性并实现血管内皮原位修复。研究表面多种生物活性因子在调节血管内生理反应中的协同作用机制，探明流场环境中表面生物功能的变化规律。通过本项目的研究，将在心血管材料表面生物功能及生物应答调控方面取得进一步认识，并建立起多功能生物活性表面改性的关键技术，推进心血管金属材料生物功能化的研究与应用。

药物洗脱支架介入治疗是目前临床治疗冠心病的主要手段。但由抗增生药物引发的内皮愈合延迟以及聚合物载体引发的不良界面反应往往会导致晚期血栓和再狭窄的发生。因此，构建具有良好生物相容性的新型血管支架平台已成为当前亟需解决的关键问题。.本项目以血管内组织响应特性为理论指导，充分考虑涂层与血管细胞之间的多种界面作用机制，在材料表面构建了系列具有多功能特性的纳米颗粒涂层，并研究不同纳米涂层对血液和血管细胞行为的影响规律以及相互作用和调控机制。研究结果表明，构建的多聚赖氨酸/肝素纳米颗粒载体具有良好的生物功能活性，通过控制表面固定密度，可实现抑制凝血反应、刺激细胞生长的效果。进一步在纳米颗粒中装载铜离子后，可实现表面原位催化NO释放的效果，且在一定的铜离子浓度范围内，纳米涂层具有良好的抗凝、抗内膜增生及促进内皮再生的功能。此外，项目还基于细胞外基质成分（ECM）的结构组成和功能特点，构建了具有ECM结构特性的纳米涂层，该涂层通过生物分子的控制释放和协同作用，可实现对凝血行为、内膜增生和内皮再生等血管内生物学应答的时序性调控，降低不良反应发生率。.项目取得的研究进展可用于指导血液接触材料的表面修饰，并为高性能心血管植入物的开发与应用奠定基础。项目目前在国内外重要学术刊物上已发表学术论文13篇，其中SCI收录期刊论文10篇；申请国家发明专利5项，已授权3项；获各类科技奖励4项。