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蘇州大學(xué)呂強教授團隊 Adv. Funct. Mater.：具有徑向和軸向雙重取向仿生結(jié)構(gòu)的人工血管
2023-09-19  來源：高分子科技

  小孔徑血管的功能化再生一直是組織再生領(lǐng)域的熱點問題。盡管研究者開發(fā)出不同的制備方法優(yōu)化對血管多級結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計，提高小血管修復(fù)質(zhì)量，如何通過簡單有效的方式對小血管的平滑肌層和內(nèi)皮層的不同取向結(jié)構(gòu)進行模擬，改善人工血管的生物活性，實現(xiàn)小血管的功能再生一直是組織工程領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。


  近期，蘇州大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院呂強教授團隊利用特殊絲蛋白納米纖維在電場下定向運動的特點，將絲蛋白納米纖維同聚乙烯醇混合，分別通過環(huán)形電場和冷凍熔融的方法對兩種物質(zhì)進行調(diào)控，制備具有仿平滑肌層環(huán)形取向和內(nèi)皮層軸向取向的仿生小血管（圖1）。所制備血管由絲蛋白納米纖維提供仿生結(jié)構(gòu)，聚乙烯醇提供力學(xué)性能，更好滿足未來臨床需求（圖2，圖3）。體外細胞實驗表明所制備仿生小血管能主動誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞行為，具有更好生物活性（圖4）。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)人工血管可促進內(nèi)皮層和平滑肌層形成，再生血管組織具有同天然血管相似的微結(jié)構(gòu)和成分組成（圖5），實現(xiàn)了血管的功能重建。本項工作利用簡單方法實現(xiàn)血管多級仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計的突破，為不同組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有效模擬提供新的思路。該工作以“Biomimetic Vascular Grafts with Circumferentially and Axially Oriented Microporous Structures for Native Blood Vessel Regeneration”為題發(fā)表在《Adv. Funct. Mater.》上（Adv. Funct. Mater. 2023, 2308888）。文章第一作者是蘇州大學(xué)博士后丁召召博士以及蘇州大學(xué)王緣圓碩士和陳芳芳博士，通訊作者為蘇州大學(xué)呂強教授和上海第六人民醫(yī)院成偉男博士。該研究得到國家自然科學(xué)基金委的支持。 


圖1. 仿生小血管制備的示意圖 


圖2. 仿生小血管的多級仿生結(jié)構(gòu)


 圖3 不同血管的力學(xué)性能


圖4 不同血管對內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞功能的影響 


圖5 再生血管的結(jié)構(gòu)和組成


  該工作是團隊近期關(guān)于絲蛋白納米纖維基生物活性材料相關(guān)研究的最新進展之一。為突破絲蛋白生物材料臨床應(yīng)用的局限，團隊提出利用具有特定結(jié)構(gòu)的絲蛋白納米纖維為基本結(jié)構(gòu)單元進行材料設(shè)計的思路。針對不同組織修復(fù)的材料的個性化需求，通過控制絲蛋白納米纖維的再組裝，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的仿生設(shè)計，以更好促進不同組織的功能修復(fù)，為皮膚、骨、神經(jīng)等不同組織的再生提供更好的解決方案（Adv. Healthcare Mater. 2023, 2300887; Adv. Funct. Mater. 2023, 2301839; Adv. Healthcare Mater. 2023, 2203050; ACS Nano 2022，16, 10209; ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 3701)。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202308888

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