镁合金支架表面构建可降解载铜涂层及其生物功能研究

The application of biodegradable Mg alloy stent is an effective approach to the problems of late restenosis and late thrombosis. However, the high degradation rate will lose the structure after implantation of Mg alloy stent for only a short time, which is an urgent issue to be solved. The aim of this project is to design and develop a novel Cu-containing coating for Mg alloy stent, which possesses functions of promoting endothelial. The Mg alloy stent with Cu-containing coating is expected to promote the process of endothelial repair and achieve rapid endothelialization, in order to improve the environment around Mg alloy stent and to reduce the degradation rate of Mg alloy stent. In this project, the Cu ions are connected with the degradable polymer carrier through coordinating the bonds. The Cu amount, coordinated structure and Cu release behavior in the coating are controlled by adjusting the reaction ratio of Cu ions and the pH value. In addition, how the Cu-containing coating affects the promotion of endothelial repair will be studied at the cellular level, the expression of protein and gene level. The effectiveness of Cu-containing coating on the degradation rate of Mg alloy stent is estimated by comparing the endothelial function repair and degradation rate of Mg alloy stent between stents with and without Cu-containing coating. The results will provide a new way for reducing the degradation rate of Mg alloy stent.

可降解镁合金支架的应用将是解决支架内晚期再狭窄和晚期血栓问题的有效方法。镁合金支架植入后降解速率过快，短期内发生血管管腔塌陷而引发急性血栓是目前的重要瓶颈问题。本项目设计和制备一种载铜功能性涂层，通过实现促进内皮修复进程和快速内皮化，来改善镁合金支架在体内的服役环境，从而在一定程度上降低镁合金支架在体内的降解速率。项目的主要研究内容包括：在镁合金支架表面通过配位键构建接载铜离子的可降解涂层，通过调节铜离子的反应比例及反应过程中的pH值来调控载铜量、铜离子的配位类型以及铜离子的释放过程；从细胞层面和蛋白与基因表达层面，研究这种可降解载铜涂层对促进内皮功能修复的影响及机制；并通过对比载铜涂层处理前后的可降解镁合金支架植入后的内皮修复程度，以及镁合金支架降解速率，判断这种功能化涂层对降低镁合金支架降解速率作用的有效性。本项目研究结果将为解决镁合金支架降解速率过快的瓶颈问题提供一条新的途径。

为了从根本上解决惰性支架植入后存在晚期血栓和再狭窄的问题，可降解心血管支架的研发，特别是可降解镁合金心血管支架的研究开发，在近年来取得了重要进展，成为具有临床应用前景的新一代支架产品。虽然可降解镁合金心血管支架已经获批临床应用，但还不够成熟，有待不断改进。针对镁合金支架降解过快的问题，本项目以具有载铜涂层的可降解镁合金支架作为研究对象，通过调控载铜涂层中的载铜量和涂层载体的降解性，调控铜离子释放的有效剂量，来实现促进内皮修复和降低可降解镁合金支架在体内降解速率的作用。项目执行期间取得了以下主要研究结果：①　筛选出可以满足经历镁合金支架在服役过程中的变形而不发生开裂的防护涂层材料，并优化设计了可以有效防护镁合金支架的防护涂层。为后期外测进一步制备载铜涂层所采用的酸性溶液奠定了防护基础。②　等离子处理有效改善了载铜涂层溶液在防护涂层表面的浸润性，优化后的等离子处理工艺并没有明显降低防护涂层对镁合金基体的防护效果，实现了载铜涂层在防护涂层处理镁合金支架表面的铺展，涂层均匀。成功地在镁合金支架表面制备了载铜涂层。③　阐明载铜涂层对镁合金支架的降解行为的影响，以及载铜涂层对内皮细胞增殖的促进作用。在此基础上，为了进一步提高载铜涂层的血液相容性，在载铜涂层外侧进一步接枝聚谷氨酸，提高了载铜涂层的抗凝血性能。④　载体实验表明，载铜涂层可以加速镁合金支架植入后的内皮化，降低镁合金支架的降解速率，减缓镁合金支架的支撑力衰减。其中，以功能化没合金支架植入动物体内的内皮化情况和支架结构三维重建作为关键数据，表现出优异的促进内皮化的作用，同时降低了支架的降解速率、减低了断裂比例。本项目研究成果将为发展兼具促进内皮功能修复和降低镁合金支架降解速率的双重功能的新型可降解镁合金冠脉支架提供相关的科学依据和奠定技术基础。