丝素小口径人工血管原位诱导血管再生修复机理及其功能调控机制的研究

In order to realize clinical application of a small diameter artificial vascular graft, it is very important to obtain in situ angiogenesis, maturation and functional stability, and to parse the molecular mechanism. Silk degradation, cell infiltration, extracellular matrix formation and ultrastructure accurate assembly are the basic conditions for vessel maturation. No thrombopoiesis during tissue regeneration is the key for realize the clinical application. In this project, we design the degradation rate by regulating the molecular weight and crystal structure of silk fibroin, and the intermolecular bonding energy of silk fiber. We modify the silk fibroin with hirudin and calcitonin generelated peptide by electrostatic effect and microsphere loading. After arterial transplantation of the silk small diameter artificial vascular grafts: Studying the SMCs infiltration, SMCs proliferation and phenotypic transformation, and kinetic effect of extracellular matrix formation. Studying the self-assembly dynamics mechanism of collagen/elastic fibres, and dynamic biomechanical properties. Studying the occurrence and repression rules of thrombus, and the molecular mechanism of clotting signaling pathway. To master the suited degradation regulation mechanism and coagulation system balance regulation mechanism of silk small diameter artificial vascular grafts for in situ angiogenesis, maturation, functional stability and patency. The research achievements have important scientific significance and guiding role on accurate construction of degradable small diameter artificial vascular grafts realizing to clinical application.

获得原位血管再生、成熟与功能稳定以及对其分子机制的解析对于小口径人工血管成功实现临床应用至关重要。材料降解、血管细胞定植、细胞外基质的形成及其超微结构的准确组装是再生血管成熟的必要条件，无血栓原位再生是实现临床应用的关键。因此，本课题从分子量、结晶结构和分子键能三因素调控丝素材料的降解速率，结合静电作用与微球加载技术引入抗凝因子水蛭素和细胞生长调控因子降钙素基因相关肽，研究丝素基材小口径人工血管植入后降解过程中SMCs渗透、增殖、表型转变与细胞外基质形成的动力学效应，研究胶原纤维/弹性纤维的成熟、自组装动力学机理及生物力学性能动态变化，研究植入物降解、组织再生成熟过程中血栓发生与阻遏规律及凝血信号通路的分子机理。掌握血管再生成熟、功能稳定、血流通畅相匹配的丝素小口径人工血管的降解和凝血系统平衡的调控机制。课题的研究对精准构建能实现临床应用的小口径人工血管具有科学意义和指导作用。

获得原位血管再生、成熟与功能稳定以及对其分子机制的解析对于小口径人工血管成功实现临床应用至关重要。材料降解、血管细胞定植、细胞外基质的形成及其超微结构的准确组装是再生血管成熟的必要条件，无血栓原位再生是实现临床应用的关键。.为此项目主要开展了以下主要研究：从分子量、结晶结构和分子键能三因素调控丝素的降解速率，开发了抗凝和促内皮化的丝素蛋白改性及载药调控的丝素微球制备技术；设计并确定了两组具有不同降解梯度和力学性能梯度的丝素基小血管（丝素纤维编织物复合多孔丝素蛋白膜层，内径3mm），一组从织物参数调控力学性能，另一组采用辐照技术同时调控降解与力学性能；重点并详细研究了丝素小血管移植后内表面的内皮化规律、降解过程中平滑肌细胞渗透、增殖、表型转变与细胞外基质形成的动力学效应；研究了胶原纤维/弹性纤维的成熟、自组装动力学机理及生物力学性能的动态变化规律；探究了降解与力学性能调控对内皮化和再生组织成熟的影响规律。.研究首次发现项目构建的丝素小血管移植后随着降解与基质沉积而原位再生的血管组织生物力学性能（强度、伸长给、顺应性）经历了曲折的变化，1年达及自体血管的性能。静电结合引入抗凝因子的改性丝素小血管移植后不仅具有抗凝作用，还有助于调控血管细胞的竞争性生长，更好地完善内皮层形成。小血管中的编织物丝线规格的改变或丝线经γ射线辐照提高降解速率，对原位组织再生有显著的影响，合理改善丝线降解速率，可加快移植物的内皮化速度及再生血管组织顺应性的改善。另外，再生血管的结构和功能重现与构建小血管体外顺应性有密切关联。研究成果为促进小血管的临床应用、以及个性化定制以满足不同年龄、不同体质、不同体内微环境患者的需求具有重要的研究价值和指导意义。.项目团队完成了项目研究目标、项目研究内容与预期成果，项目经费使用合理，项目负责人是所有成果的通信作者或联系人，成果均已标注本项目编号，达到结题要求。