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告别钙化!《ACS AMI》报道川大新型“智能”心脏瓣膜

EngineeringForLife  · 公众号  ·  · 2025-04-10 00:00

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心血管疾病是全球健康的主要威胁, 心脏瓣膜置换术 是治疗瓣膜疾病的“金标准”,但现有机械瓣膜易引发血栓,生物瓣膜则面临钙化、免疫排斥和寿命短(仅10-15年)等问题。 组织工程心脏瓣膜(TEHV) 虽具备自我修复和重塑潜力,但其支架材料——脱细胞异种心脏瓣膜(DHV)仍存在血栓风险、内皮化不足及免疫反应等挑战。


因此,如何构建 兼具抗血栓、促内皮化、免疫调节和抗钙化的多功能TEHV ,是当前研究的核心难题。



鉴于此,来自 四川大学的杨立,郑城以及王云兵团队 开发了一种 载药糖蛋白仿生网络杂化组织工程心脏瓣膜(OHSC-V) 。该瓣膜通过一锅法杂交脱细胞瓣膜(DHV)、氧化透明质酸(OHA)、苯硼酸接枝丝素蛋白(SF-PBA)和姜黄素(Cur),构建了兼具抗血栓、促内皮化、免疫调节及抗钙化功能的新型心脏瓣膜。



本文要点:

(1)糖蛋白仿生网络设计:抗血栓+促内皮化双效合一

研究团队以OHA为骨架交联DHV和SF-PBA/Cur复合物,构建了糖蛋白仿生网络。OHA的亲水性和负电荷形成水合层,显著抑制血浆蛋白和血小板吸附;SF-PBA促进内皮细胞黏附与增殖,解决了传统DHV内皮化不足的难题。实验显示,OHSC-V的蛋白质吸附量降低80%,血小板黏附近乎为零,内皮细胞活性提升超20%。


(2)微环境响应药物释放:精准调控炎症与氧化应激

OHSC-V中的SF-PBA/Cur复合物可响应活性氧(ROS)和微环境pH变化,智能释放姜黄素。体外实验表明,ROS环境下Cur释放速率提高3倍,有效清除自由基并抑制促炎因子(如TNF-α和IL-1β),同时促进抗炎因子IL-10分泌,显著降低巨噬细胞M1极化比例,实现免疫微环境精准调控。


(3)抗钙化性能突破:长期植入稳定性提升

与传统戊二醛交联瓣膜(GA-V)相比,OHSC-V通过抑制炎症和氧化应激,显著降低钙盐沉积。大鼠皮下植入90天后,OHSC-V钙含量仅为GA-V的2.3%(3.5 vs. 147 mg/g),且机械强度提升至62.1 MPa(DHV仅21.7 MPa),为长期应用奠定基础。


本研究通过多组分协同设计, 解决了组织工程心脏瓣膜的关键瓶颈 ,首次实现了抗血栓、免疫调节与抗钙化性能的集成。OHSC-V的微环境响应药物释放机制和仿生糖蛋白网络为心脏瓣膜功能化提供了新思路。


未来需进一步 验证其长期血流动力学稳定性及临床转化潜力 ,同时探索其在其他器官修复中的应用。这一突破为下一代“智能”生物材料研发开辟了方向,有望推动心血管疾病治疗的革新。

参考资料

https://doi.org/10.1021/acsami.4c22022


来源: EngineeringForLife

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