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  近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏副研究員及其研究團(tuán)隊構(gòu)建了一種可從二維到三維自卷曲閉合的仿生小口徑血管支架，并成功實現(xiàn)小口徑血管快速三維內(nèi)皮化。相關(guān)研究成果以Programmed shape-morphing scaffolds enabling facile 3D endothelialization為題發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Advanced Functional Materials（IF: 12.12）上（Advanced Functional Materials, 2018, 1801027；DOI: 10.1002/adfm.201801027），論文第一作者為先進(jìn)院趙啟龍博士，通訊作者為杜學(xué)敏副研究員。 

  據(jù)WHO統(tǒng)計，心血管疾病是目前全球致死率最高的疾病，每年因心血管疾病死亡的人數(shù)超過1750萬。目前，心血管疾病臨床治療有效方式之一是動脈搭橋術(shù)，但該治療方式嚴(yán)重依賴自體血管移植，且易誘發(fā)一系列并發(fā)癥，因此心血管疾病治療仍面臨巨大挑戰(zhàn)。近年來，隨著新材料與組織工程的迅速發(fā)展，人工血管構(gòu)建有望成為未來新的心血管疾病治療方式。然而，如何成功實現(xiàn)血管內(nèi)皮化，避免植入后發(fā)生血栓性栓塞乃至失效，仍是人工血管構(gòu)建的一大難題。

  為解決該難題，杜學(xué)敏博士研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地將仿生智能材料用于人工血管構(gòu)建中來�；谇捌谠诓牧先S可控形變設(shè)計（Advanced Materials, 2017, 29, 1702231），與利用外場（NIR）觸發(fā)功能化植入柔性電子自適應(yīng)形變成功經(jīng)驗（Advanced Materials Technologies, 2017, 2, 1700120），研究團(tuán)隊結(jié)合高分子形狀記憶材料和靜電紡絲技術(shù)，成功設(shè)計并構(gòu)建了一種具有雙層結(jié)構(gòu)的新型仿生小口徑血管支架。研究團(tuán)隊利用形狀記憶材料獨特的形狀記憶特性，成功實現(xiàn)了平面薄膜支架在生理溫度（37°C）觸發(fā)下，從臨時二維薄膜形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻K態(tài)三維微管形狀，從而實現(xiàn)了人工血管塑形。研究團(tuán)隊進(jìn)一步通過在形狀記憶薄膜內(nèi)面設(shè)計一層促細(xì)胞粘附的靜電紡絲層，實現(xiàn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞在平面復(fù)合支架上均勻、穩(wěn)固黏附；同時，在塑形層的作用下，實現(xiàn)了小口徑血管支架內(nèi)腔三維仿生細(xì)胞排布。研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細(xì)胞在可形變血管支架內(nèi)，經(jīng)三維培養(yǎng)后可形成高度類似血管內(nèi)膜組織結(jié)構(gòu)的完備血管內(nèi)皮細(xì)胞單層。 

圖 （A）仿生形狀記憶支架用于人工血管三維內(nèi)皮化示意圖；（B）粘附有內(nèi)皮細(xì)胞的仿生形狀記憶支架初始平面形狀（上），及在生理溫度（37 °C）觸發(fā)下轉(zhuǎn)變?yōu)榻K態(tài)三維管狀圖（下）；（C）平面支架細(xì)胞粘附顯微鏡圖；（D）三維管狀支架細(xì)胞粘附顯微鏡圖

  相關(guān)成果不僅為快速內(nèi)皮化的人工血管構(gòu)建提供了全新路徑，而且也有望實現(xiàn)仿生的血管內(nèi)膜體外模型構(gòu)建，及進(jìn)一步用于心血管疾病治療藥物的篩選。更重要的是，該研究發(fā)展的基于仿生智能材料的組織工程構(gòu)建方法也有望作為一種普適性策略，推廣并用于構(gòu)建其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)的人造組織和器官。  

  該研究工作得到了科技部重點研發(fā)專項（2017YFA0701300）、廣東省引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊（2013S046）、粵港科技合作資助計劃（2017A050506040）、深圳市孔雀團(tuán)隊以及深圳市基礎(chǔ)研究（JCYJ20170307164610282）等項目的資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201801027