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复旦大学洪涛&王春生Materials & Design:一种用于血管组织工程的双层抗凝血管状支架
2020/7/15 9:50:13 易丝帮

DOI:10.1016/j.matdes.2020.108943

急性凝血是小直径人工血管移植中最棘手的问题之一。采用冷冻干燥与胺化相结合的方法成功制备了三维多孔肝素改性明胶(Gel)@壳聚糖(CS)管状支架,用于血管组织再生。首先将均匀的明胶溶液倒入管状模具中,并进行真空冷冻干燥,以形成三维多孔管状骨架。用壳聚糖负载肝素(Hep),这是一种有效的抗凝剂。将载有Hep的CS复合溶液倒入Gel管状骨架中,经冷冻干燥匹配的EDC-NHS交联形成Gel@CS-Hep管状支架,其具有三维结构和多孔形态。然后,将聚氨酯尿素/明胶(PU75)微纳米纤维静电纺丝在Gel@CS-Hep管外部作为机械增强层。Gel@CS-Hep/PU75管显示出更高的亲水性和稳定的机械性能,且对人脐静脉内皮细胞没有细胞毒性。重要的是,三维功能性Gel@CS-Hep/PU75管状支架具有良好的快速内皮化性能和有效的抗急性凝血特性。因此,该Gel@CS-Hep/PU75管被认为是一种重塑血管组织的潜在支架。

 

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图1.Gel@CS-Hep管状支架的制备示意图。


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图2.支架的数码照片和横截面SEM图像:(a)Gel-E/N管状支架,(b)Gel-E/N-Hep管状支架,(c)Gel@CS-Hep管状支架。


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图3.支架内外表面的SEM图像和水接触角(在0.5s处捕获的液滴图像):(a)Gel-E/N管状支架,(b)Gel-E/N-Hep管状支架,(c)Gel@CS-Hep管状支架。


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图4.(a)使用“8”型注射器针头制备管状支架的微纳米纤维的示意图。(b)管状支架的横截面数码照片,(c)和(d)横截面SEM图像,(e)外表面数码照片,(f)和(g)表面SEM图像。红色箭头分别代表超细纤维和纳米纤维。


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图5.(a)明胶-E/N分子与EDC/NHS溶液交联以及(b)CS-Hep分子与EDC/NHS/肝素溶液交联和接枝的形成机理。


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图6.(a)-(c)凝胶、Gel-E/N、Gel-E/N-Hep和Gel@CS-Hep的FTIR光谱曲线和(d)X射线衍射图:(a)400-4000波数范围,(b)2800-3000波数范围,(c)1370-1400波数范围。(e)Gel-E/N管状支架、Gel-E/N-Hep管状支架和Gel@CS-Hep管状支架的数码照片(如白色箭头所示,湿态下Gel@CS-Hep管状支架的甲苯胺蓝染色),(f)所制备的管状支架中肝素的密度。


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图7.所制备的管状支架的机械性能:湿态下Gel-E/N管状支架、Gel-E/N-Hep管状支架、Gel@CS-Hep管状支架和Gel@CS-Hep/PU75管状支架的径向拉伸结果。(a)Gel-E/N管状支架、Gel-E/N-Hep管状支架以及Gel@CS-Hep管状支架的径向应力-应变曲线、(b)杨氏模量、(c)初始形状和断裂形状的数码照片。(d)和(e)Gel@CS-Hep/PU75管状支架的径向应力-应变曲线,(f)数码照片显示了径向拉伸过程中的形状变化。


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图8.(a)浸在pH=7.4的PBS(n=5)中的Gel-E/N管状支架、Gel-E/N-Hep管状支架和Gel@CS-Hep管状支架的剩余质量;(b)在pH=6.8的PBS(n=5)中,具有相似质量肝素的Gel-E/N-Hep管状支架和Gel@CS-Hep管状支架中的肝素体外释放。


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图9.(a)CCK-8测定在盖玻片、Gel-E/N管状支架、Gel-E/N-Hep管状支架和Gel@CS-Hep管状支架上培养的HUVECs的增殖活性;(b)培养4天后的Gel-E/N管状支架、Gel-E/N-Hep管状支架和Gel@CS-Hep管状支架的蛋白质吸收结果和(c)SEM图像。(c)中的红色箭头表示HUVECs。


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图10.培养2天后,Gel-E/N支架、Gel-E/N-Hep支架和Gel@CS-Hep支架表面的HUVECs细胞的DAPI(蓝色)/罗丹明鬼笔环肽(红色)染色测定。


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图11.(a)在兔颈动脉中植入Gel@CS-Hep/PU75双层管状支架;(b)H&E染色图像,(c)-(f)Gel@CS-Hep/PU75双层管状支架植入14天后的免疫荧光染色图像(红色=CD31/支架;蓝色=核;绿色=α-SMA)。(b)中的黑色箭头表示外层和内层,红色虚线表示植入管外层和内层的边界;“L”表示(c)-(f)中的内腔。


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