细菌纤维素小口径人工血管的表面修饰及促进内皮化功能的研究

Thrombosis is one of the leading causes that limits the clinical application of small-diameter vascular grafts. From the biomimetic perspective, rapid in situ endothelialization is an effective approach to improve the blood compatibility and resist the thrombus formation on vascular biomaterials. In this project, we intend to carry out the investigation on surface modification of biosynthetic bacterial cellulose (BC) to promote its endothelialization, aiming at the development of a small-diameter vascular graft with anti-thrombosis and long-term patency properties. First, the BC membrane surface is grafted with hydrophilic polymer via surface initiated polymerization, which is served as a spacer to immobilize the specific ligands of endothelial cells/endothelial progenitor cells. The influence of the polymer properties and the amount of immobilized ligands on blood compatibility and the adhesion and proliferation of endothelial cells is systematically investigated. After that, the surface modification strategy on BC membrane is transferred to prepared modified BC vascular grafts. The modified grafts are then transplanted into animals to examine their biocompatibility and long-term patency and to investigate the mechanism of materials properties on the influence of endothelialization and tissue regeneration. We expect the outcome of this project can provide both experimental evidence and theoretical guidance for the development of small-diameter vascular grafts for clinical application.

血栓问题是限制小口径人工血管临床应用的主要原因之一。从仿生角度出发，原位诱导材料表面快速内皮化是提高材料血液相容性、阻抗血栓生成的一种有效方法。本项目提出开展对天然高分子细菌纤维素材料进行表面改性以促进内皮化，构建具有抗血栓功能和长期通畅性的小口径人工血管。首先通过表面引发聚合的方法在细菌纤维素膜表面接枝亲水性高分子，并以此为间隔臂固定能够特异性结合内皮细胞/内皮祖细胞的配体分子。系统考察高分子性质和配体分子数量对细菌纤维素材料血液相容性和内皮细胞黏附、增殖性能的影响。而后将改性方法应用于细菌纤维素血管，并将改性后的细菌纤维素血管移植到动物体内以考察其生物相容性和血管的长期通畅性，研究材料因素对血管内皮化进程和组织再生的作用机制和影响规律，为开发具有临床应用前景的小口径人工血管提供实验基础和理论依据。

血栓问题是限制小口径人工血管临床应用的主要原因之一。从仿生角度出发，原位诱导材料表面快速内皮化是提高材料血液相容性、阻抗血栓生成的一种有效方法。本研究围绕构建具有抗血栓功能的小口径人工血管并考察其表面性质对通畅性影响。首先对细菌纤维素（BC）材料进行表面改性以促进内皮化，构建具有抗血栓功能和通畅性的小口径人工血管。研究前期成功制备了BC膜，并发现了通过低温析出法可以有效去除材料中的水分，获得了力学性能较好的BC膜材料，并以此为基础在表面固定了促进内皮细胞黏附的功能性分子REDV 多肽。通过体外细胞黏附和增殖实验验证了改性后的BC膜具有了促进内皮化的功能。同时采用渗氧单管法的内壁贴附法制备BC基人工血管。通过改变模具硅胶管的尺寸、培养时间等因素调控其直径和壁厚等性质，并将BC膜的改性方法应用到BC基人工血管。兔子体内血管置换实验的结果表明改性BC基人工血管在植入后保持了一定的通畅性。研究中后期，在继续探索BC材料改性新方法的同时拓展了研究方向，采用与改性BC膜类似的化学方法对纳米纤维素进行了改性并探索了其在生物检测中的应用；利用纳米纤维素增强羟基磷灰石在丝素蛋白中的分散，开发了一种具有促进骨修复功能的支架材料。以上各种生物活性材料的制备及性能研究，可提高纤维素在高附加值生物医学工程领域的应用。