负载多种生物活性因子的纳米颗粒修饰异种小血管提高其抗血栓及内皮化性能研究

The lack of small diameter vascular grafts for clinical need is mainly due to thrombosis and imperfect endothelialization in situ. The aim of this study is to explore the probability of heterogeneous small artery as small diameter vascular substituent. Bovine internal mammary artery (BIMA) are harvested, and treated with decellularization and photo-oxidation to eliminate its immunigenenicity and maintain the biomechanical property. REDV-chitosan/heparin nanoparticles (CS-REDVHEP NPs) are assembled and decorated onto the lumen of BIMA, and then VEGF are binded covalently onto the nanoparticles. The functionarized BIMA are implanted into the ovine carotid artery, to study the hemodynamics, patency rate, and degree of cell and matrix regeneration of the vascular graft in different periods in vivo, and to observe the evolution process of the nanoparticles. This combined strategy will provide a new theory and technology for evolving ideal small diameter vascular graft.

目前缺乏用于临床的小口径人工血管，主要源于其血栓形成和内皮化不足。本项目拟以牛乳内动脉为研究对象，应用去细胞结合光氧化交联技术处理，充分降低免疫原性，同时保持良好的生物力学性能；采用静电自组装方法制备壳聚糖-肝素纳米颗粒（CS-HEP NPs），并有效负载特异性促进内皮细胞粘附的REDV肽及血管内皮生长因子VEGF等生物活性因子；采用静电吸附及共价结合技术，将有效负载REDV肽及VEGF的CS-HEP NPs修饰小口径血管支架，评价血管表面生物活性因子的结合效率及效应；建立羊颈总动脉置换模型，探索负载在小口径血管支架表面的纳米颗粒体内演变过程及规律，评价负载多种生物活性因子的纳米颗粒修饰异种小口径血管提高其抗血栓及内皮化性能的有效性。通过上述研究，为构建临床迫切需求的小口径血管提供技术思路和理论依据。

本研究旨在整合抗凝分子肝素、内皮细胞粘附分子REDV、以及促内皮细胞增殖因子VEGF，构建新型多功能纳米颗粒并负载去细胞光氧化牛乳内动脉血管（DP-BIMA），实现小口径人工血管长期抗凝及快速内皮化。首先，采用酶催化法实现了壳聚糖和QREDVY肽的高效接枝（达6.83%），探索并构建CS-REDV-Hep纳米颗粒，实现了肝素和VEGF的控制释放，有效释放时间超过28天。第二，采用超声、SDS、Triton-X100、核酶联合去细胞法结合光氧化交联，完全去除细胞成分的同时维持了牛乳内动脉良好的生物力学性能。第三， 通过EDC/NHS活化DP-BIMA表面羧基，成功将多功能纳米颗粒负载至材料表面，并通过体外溶血试验、血小板粘附试验、内皮细胞粘附增殖试验、MTT试验等，证明了该血管良好的生物相容性、抗血小板粘附性能、以及促进内皮细胞粘附增殖性能。最后，将多功能纳米颗粒修饰的血管植入新西兰大白兔腹主动脉，实现了1个月100%、3个月83.3%的通畅率，且在植入后1天及1周即发现内皮细胞粘附，并在3个月实现完全内皮化。该结果为提高小口径人工血管长期通畅率提供了新思路和新方法，有望进一步实现临床转化，为广大患者提供稳定可靠的小口径血管移植物，改善小口径人工血管长期短缺的现状。同时，我们也观察到，植入的血管存在蛋白吸附、内膜增生等问题，影响到表面改性的效率，我们将继续通过对材料的进一步理化改性，开展深入研究，期望解决这些问题，为小口径人工血管研究提供新思路。