多酚对瓣膜弹性蛋白的交联及其在原位组织工程瓣膜支架制备中的应用研究

弹性是细胞生存环境中的重要因子，弹性蛋白是脱细胞支架良好弹性的保证，是干细胞分化和瓣膜细胞表型稳定的重要因素，可促进细胞黏附和向内增殖，同时弹性蛋白也是瓣膜中最容易钙化的成分。因此弹性蛋白是组织工程心脏瓣膜诸多问题的核心、关键。要使原位组织工程心脏瓣膜获得成功，必须有弹性蛋白的完好存在，并发挥作用。在此前提下，才有可能解决脱细胞支架原位组织工程瓣膜的诸多问题。本研究在前期采用天然多酚交联制备生物瓣膜和组织工程瓣膜支架的基础上，重点研究天然多酚对弹性蛋白的交联，及其在天然脱细胞支架制备中的应用，揭示这种氢键交联对瓣膜弹性蛋白和瓣膜支架的弹性、抗钙化、抗炎、抗血栓和生物相容性的影响规律，为克服脱细胞原位组织工程心脏瓣膜的弹性不足、不易再细胞化和容易钙化等缺点，为最终临床应用奠定可靠基础。

弹性是细胞生存环境中的重要因子，弹性蛋白是脱细胞支架良好弹性的保证，是干细胞分化和瓣膜细胞表型稳定的重要因素，可促进细胞黏附和向内增殖，同时弹性蛋白也是瓣膜中最容易钙化的成分。因此弹性蛋白是解决生物瓣和组织工程心脏瓣膜诸多问题的核心、关键。要使原位组织工程心脏瓣膜获得成功，必须有弹性蛋白的完好存在，并发挥作用。另外，人工血管的诸多问题也可以得到解决。本研究在前期采用天然多酚交联制备生物瓣膜和组织工程瓣膜支架的基础上，重点研究原花青素（PC）对弹性蛋白的交联，及其在弹性蛋白支架和天然脱细胞支架制备中的应用。研究发现，PC对主动脉分离而来的弹性蛋白交联后，可保持其原有孔隙率和孔径尺寸分布，并保持原有的柔软程度。体内植入实验证实，0.1mg/mL PC交联的弹性蛋白材料即可有效抑制钙化，1mg/mL PC交联后几乎完全抑制钙化。其抗钙化机理为：PC交联后抑制了巨噬细胞在弹性蛋白上的黏附；也抑制了所黏附的巨噬细胞分泌TNFα，阻断了TNFα诱导迁入的干细胞向成骨细胞的分化和钙化；同时PC交联也抑制了巨噬细胞的金属蛋白酶（MMP12）分泌和MMP12对弹性蛋白的水解活力，进而抑制了因弹性蛋白水解而暴露的钙化沉积位点，从而抑制了羟基磷灰石的形成，从根本上抑制了弹性蛋白引起的钙化。PC交联的弹性蛋白显示了优良的血液相容性和抗血栓潜力，同时也显示了优良的细胞相容性。本研究为克服脱细胞原位组织工程心脏瓣膜的弹性不足、不易再细胞化和容易钙化等缺点，为最终临床应用奠定了可靠基础。在此基础上，进一步研究发现，PC在pH6.0时可使牛主动脉弹性蛋白、猪脱细胞瓣膜和牛心包材料以及脱细胞牛颈动脉、大隐静脉等小口径血管的柔顺性，为带瓣管道和小口径血管的研制和应用打下了良好的基础。也为人工皮肤、膀胱等所有含弹性蛋白成分的替代材料的进一步改性，找到了可能的途径。