小口径血管材料结构设计与组织再生

在组织工程血管研究中支架材料的作用至关重要。支架材料为血管再生提供基质和环境，适宜的血管材料诱导血管内皮快速形成，随着支架材料的降解，实现血管完全再生。血管是非常复杂的组织，解决小口径血管材料的再狭窄问题，最有希望的突破口是血管支架材料的设计。本项目以血管材料结构设计为研究内容，合成具有磷酰胆碱（MPC）基团的活性高分子，解决血管材料的凝血问题。设计最适于血管再生的物理结构，复合生物因子CD31抗体和生长因子VEGF等，使材料在体内吸引和捕捉内皮细胞，诱导血管内皮快速形成。将新型多肽高分子用于血管材料研究，系统评价这一类新材料加工和力学性能、生物相容性、生物降解和血管再生性。利用一氧化氮（NO）对血管功能的重要调节作用，尝试将NO供体化合物复合到血管材料中，实现NO控制释放，促进血管再生。通过本项目，系统研究材料因素对血管细胞黏附、生长、迁移和血管再生与血管功能的作用机制和规律。

小口径血管材料的再狭窄是世界性难题，至今没有小口径血管材料用于临床治疗。在本项目的资助下，课题组建设了交叉研究团队和平台，开展了新型可降解高分子合成、人工血管结构设计与加工、NO释放材料、内皮干细胞捕捉、生长因子/抗体/基因等功能修饰、血管材料体内外功能评价等研究。建立和发展了多种先进方法和技术，获得了性能良好的血管材料。.发明了静电纺丝制备血管支架的装置，获得授权发明专利。采用电喷和电纺相结合的技术制备大孔径静电纺丝PCL支架材料，改善了细胞向支架内部的迁移。发展了多种人工血管功能修饰的新技术，包括两亲性蛋白HFBI在PCL纤维表面自组装，进而实现对抗体和生长因子等活性分子的固定。利用环糊精与金刚烷分子之间的主客体自组装原理，实现了对支架材料表面进行多种功能分子的比例和空间分布可控和模块化接枝固定。首次合成了一种携带RGD多肽，并且可以在PCL纤维表面自组装涂层的两亲性分子Nap-FFGRGD，实现了对疏水PCL人工血管的快速RGD功能修饰，获得了性能优良的RGD修饰人工血管。通过对NO供体分子的化学修饰，稳定了NO供体分子，实现了半乳糖苷酶催化控制的NO释放，解决了NO释放材料的突释和寿命短的问题。采用基因重组技术制备了VEGF、VE-Cadherin胞外域与IgG的Fc片段的融合蛋白VEGF-Fc和VE-Cad-Fc，首次用于构建血管材料的细胞外基质，实现了支架材料和细胞基质对血管内皮细胞和血管新生的诱导和调控。.基本实现了既定的研究目标，比较清楚地认识了血管材料的结构、组成、细胞外基质、生物活性分子等对血管内皮化、血管再生的影响和规律；通过血管材料结构设计和复合细胞外基质、活性因子等，获得了具有组织诱导性，可促进血管再生的支架材料。.通过本项目的实施发展了一支从事人工血管研究的多学科交叉团队，培养了30余名博士和硕士研究生。发表了20余篇SCI收录论文，影响因子大于5的6篇（J Am Chem Soc 1篇；Biomaterials 3篇；Chem Commun 1篇；Biomacromolecules 1篇）。此外还发表Tissue Eng 1篇；J Biomed Mater Res 3篇。论文被SCI他引次数为36。申请发明专利3件，均获得授权。获得天津市自然科学二等奖1项。承办和组织了多个学术会议，广泛开展了国际和国内科研合作，取得多项合作成果。