Ti基材料表面抗凝/诱导内皮双功能修饰层构建、评价及双功能竞争与平衡的分子机制

Ti基金属材料在心血管临床中广泛应用,但生物相容性远未满足临床要求。表面诱导内皮化是改善生物相容性的首选，但当前的内皮化研究证实，受植入初期血栓形成的影响，其体内内皮化难以真正实现。因此，优异的抗凝血性和诱导内皮化能力成为心血管材料表面生物功能化的双重要求，也是进一步发展与应用的关键。本项目拟在Ti基材料表面沉积易活性化的Ti-O薄膜，再结合接枝与组装技术，于表面同时引入具有抗凝功能的抗凝多肽或肝素和具有诱导内皮化的Ln及CD34抗体，构建抗凝/诱导内皮的双功能修饰层。通过不同分子的接枝/组装量控制、活性控制等调节双功能之间的竞争与平衡。在体外及模拟流场实验基础上，重点评价双功能在动物体内的实现情况。用红外、酶标、ELISA、PCR、放免荧光标记、组织切片等进行功能修饰层表征与双功能定性定量检测，进而阐明双功能之间竞争与平衡的分子机制。本项目将推进心血管材料表面生物功能化技术的发展。

背景：心血管系统疾病的治疗中，金属植入/介入器械被普遍使用，但是其生物相容性尚未达到临床要求。面对生物相容性亟待改善的难题，研究者们尝试与探索了不同方法，其中，表面生物功能层构建一直是学术界的热点。本项目对心血管植入材料表面进行抗凝/促(诱导)内皮双功能修饰。.主要研究内容：通过等离子体浸没处理或碱热活化处理，使Ti-O薄膜表面实现氨基化或羟基化，然后分别固定具有抗凝血和促(诱导)内皮能力的抗凝多肽(REDV)或肝素(Hep)和层粘连蛋白(Ln)及CD34抗体，得到了生物分子活性/固定量对抗凝血与促(诱导)内皮化能力的影响关系。在单功能构建的基础上，项目组采用层层自组装、共价固定、生物素-亲和素体系、纳米颗粒装载等四种方法分别构建了IV型胶原/肝素、层粘连蛋白/肝素、肝素/CD34抗体/VEGF、GREDVY多肽/肝素、肝素/多聚赖氨酸纳米颗粒(NP)等多种双功能修饰层，并详细开展了生物分子定性定量表征、生物分子活性与稳定性研究、体外静态血液相容性与细胞相容性评价、体外动态内皮祖细胞迁移/捕获/趋化及诱导能力评价、动物体内持续抗凝性与促(诱导)内皮能力评价等系列研究。最后，对抗凝/促(诱导)内皮功能修饰层进行了优化，筛选出细胞粘附蛋白/肝素的双功能修饰层体系，探索了双功能之间竞争与平衡的机制。.重要结果与关键数据：研究发现，即使采用不同途径和不同目标分子，但合理调控分子的引入量、不同分子之间的比例/结合方式等，进而影响并控制两种目标生物分子与内皮（祖）细胞/凝血因子/血小板之间的相互作用关系，均能不同程度地达到材料表面抗凝血和促(诱导)内皮化的双重功能修饰的目的。研究中，发表SCI或EI收录论文17篇，获得授权专利2项，参与国际/国内学术交流6次，培养博士研究生2人（毕业），硕士研究生9人（毕业）。.科学意义:研究中，项目成功探索并建立了一种心血管金属植入材料表面构建抗凝和促(诱导)内皮双功能修饰层的可靠技术和有效方法，是对生物材料表面生物功能化修饰技术的新发展，可用于指导金属血管支架等心血管植入器械的表面改性，对心血管生物材料的发展与临床应用具有重要意义。