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  近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏副研究員研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華東師范大學(xué)張利東研究員和香港大學(xué)王敏教授，設(shè)計(jì)構(gòu)建了功能仿生的血管組織工程復(fù)合支架，并就復(fù)合支架調(diào)控血管內(nèi)皮化展開研究，揭示了復(fù)合支架生物活性和力學(xué)性能影響血管內(nèi)皮重塑的機(jī)制（圖1）。該項(xiàng)研究成果以“Regulation Effects of Biomimetic Hybrid Scaffolds on Vascular Endothelium Remodeling”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊ACS Applied Materials & Interfaces（IF: 8.097）上（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, DOI: 10.1021/acsami.8b06205），論文第一作者為深圳先進(jìn)院趙啟龍博士，通訊作者為張利東研究員和杜學(xué)敏副研究員。 

圖1. 具有彈性片段和細(xì)胞黏附片段的納米纖維復(fù)合支架對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的調(diào)控

  研發(fā)功能性人工血管對(duì)于治療目前全球致死人數(shù)最多的心血管疾病具有重要意義，但目前人工血管材料嚴(yán)重受制于內(nèi)皮化功能不足，植入后易發(fā)生血栓性栓塞而失效。為解決此難題，杜學(xué)敏副研究員團(tuán)隊(duì)在前期工作中結(jié)合仿生智能材料（Advanced Materials, 2017, 29, 1702231；Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120），有效改善了血管的三維內(nèi)皮化（Advanced Functional Materials, 2018, 1801027）。前期研究發(fā)現(xiàn)，在具有仿生生物活性和力學(xué)性能的納米纖維復(fù)合支架引導(dǎo)下，血管內(nèi)皮重塑可得到更為有效的促進(jìn)。然而，對(duì)于具有二元組分的復(fù)合支架材料，生物活性的增強(qiáng)通常造成力學(xué)性能下降，反之亦然。因此，為獲得理想的血管組織工程復(fù)合支架材料，需明確材料生物活性和力學(xué)性能調(diào)控血管內(nèi)皮重塑的機(jī)制，以便設(shè)計(jì)具有優(yōu)化組分的人工血管。 

  為此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一系列具有不同彈性片段和細(xì)胞黏附片段比例的納米纖維復(fù)合支架，支架的生物活性和力學(xué)性能等支架性能可有效調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，具有高比例細(xì)胞黏附片段的復(fù)合支架在細(xì)胞培養(yǎng)初期可有效促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞黏著斑的形成（圖2），由此介導(dǎo)細(xì)胞與支架間較強(qiáng)的相互作用，對(duì)于內(nèi)皮化初期的血管內(nèi)皮細(xì)胞附著具有重要意義，而支架的力學(xué)性能則會(huì)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間相互作用的形成產(chǎn)生重要影響。在適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能增強(qiáng)的復(fù)合支架表面，血管內(nèi)皮細(xì)胞在初期細(xì)胞黏附較低的情況下，仍然可實(shí)現(xiàn)融合的血管內(nèi)皮細(xì)胞單層的快速形成（圖3），在結(jié)構(gòu)和性能上具有更高的穩(wěn)定性，確保了支架用于構(gòu)建人工血管的極大潛力。綜上，復(fù)合支架材料的生物活性在調(diào)控血管內(nèi)皮重塑中起主導(dǎo)作用，而力學(xué)性能亦是影響血管內(nèi)皮重塑過程中血管內(nèi)皮細(xì)胞間聯(lián)結(jié)形成的重要因素。理想的人工血管材料需在滿足材料力學(xué)性能要求的前提下具備盡量?jī)?yōu)化的生物活性。

圖2. 血管內(nèi)皮細(xì)胞在不同復(fù)合支架上的細(xì)胞黏附和黏著斑形成情況。（A, D）高活性低彈性支架；（B, E）中活性中彈性支架；（C, F）低活性高彈性支架

圖3. 血管內(nèi)皮細(xì)胞在不同復(fù)合支架上的細(xì)胞間相互作用情況。（A）高活性低彈性支架；（B）中活性中彈性支架；（C）低活性高彈性支架

  相關(guān)成果不僅為促進(jìn)血管內(nèi)皮重塑提供了優(yōu)化的復(fù)合支架材料，并對(duì)基于復(fù)合材料的人工血管設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義，將有望有效推進(jìn)新型人工血管材料的研發(fā)。 

  該研究工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（2017YFA0701303）、廣東省引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)（2013S046）、粵港科技合作資助計(jì)劃（2017A050506040）、深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)以及深圳市基礎(chǔ)研究（JCYJ20170307164610282）等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b06205