心血管疾病治疗中小口径异体血管移植在植入后期往往存在血栓以及内膜增生等问题，引发血管堵塞，难以保持长期通畅，使得病人面临二次手术的风险。血管移植失败主要是由于血管内皮化不完全造成。因此，如何实现血管移植物快速内皮化，同时预防血栓以及新生内膜增生的产生，实现原位血管重构，是当下亟待解决的难题。
近日，南京师范大学沈健/袁江课题组联合上交大儿童医学中心殷猛教授课题组在期刊《Bioactive Materials》上，发表最新研究成果“Bilayer vascular grafts with on-demand NO and H2S release capabilities”。研究者首先利用具有良好生物相容性的角蛋白合成大分子硫化氢供体KAT，提高了H2S的释放稳定性和延长了释放周期。进一步，研究者将KAT与可降解的聚合物PLCL通过同轴纺丝技术制备双层小口径血管组织工程支架的外层。
内层将PCL纺丝膜经过氨基化并络合铜离子来构建和模拟谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)样结构表面，实现NO的稳定按需释放。内外层分别催化释放NO和H2S的双层小口径血管组织工程支架可分别调控血管细胞的生长行为，有利于加速血管内皮化，预防新生内膜增生和血管钙化的产生。支架在植入体内6个月后，血流信号依然清晰，无堵塞，具有长期通畅率。
图1 角蛋白硫化氢供体KAT的制备。
角蛋白具有良好的生物相容性，生物可降解性以及无免疫原性。角蛋白与有机小分子H2S供体的络合有利于解决其水溶性差，释放速率不稳定等弊端，同时提高生物安全性和生物利用度。
图2 双层血管NO和H2S的释放以及对HUVECs和HUASMCs的生长调控。
双层小口径血管通过内层催化释放NO以及外层释放H2S可分别促进内皮细胞的增殖，抑制平滑肌细胞的过度增殖，有利于实现快速内皮化和预防内膜增生。
图3 HUVECs和HUASMCs在双层血管表面的迁移。
细胞迁移实验进一步证明，双层小口径血管可以选择性地促进内皮细胞在其表面的粘附与迁移。相反地，双层小口径血管抑制平滑肌细胞的过度迁移。
图4 双层血管植入体内6个月。
双层小口径血管组织工程支架在体内植入6个月后仍可保持良好的通畅，且血流信号清晰，与自体血管完全充盈，血管搏动正常。H&E和Masson染色显示PLCL/KAT-PCL/Cu 双层血管再生组织中含有丰富的成束的胶原纤维。免疫荧光染色CD31 (内皮细胞特异性标志物)和α SMA (一种平滑肌细胞特异性标志物)形成了连续的绿色、红色荧光，表明在术后6个月内PLCL/KAT-PCL/Cu 双层血管上逐渐形成了连续的内皮与平滑肌层，标志着人工血管内皮化完成，且无血管钙化和炎症的产生。
论文链接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S2452-199X(23)00233-5
通讯作者：
袁江，南京师范大学教授，博士生导师。主要从事两性离子生物材料，血管组织工程支架材料，角蛋白生物材料等研究。主持国家基金面上项目、江苏省教育厅基础研究重大项目、江苏省教育厅面上基金等，已发表论文近百篇，授权或公开中国发明专利近 10 项。参与获得 2009 年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）一等奖、2020 年度中国产学研合作创新与促进奖产学研合作创新成果奖一等奖、2022年度江苏省科学技术奖二等奖等。指导的研究生连续多次荣获国家研究生奖学金和南师大冯茹尔奖学金。
沈健，南京大学/南京师范大学教授、博士生导师、生物医药功能材料国家地方联合工程研究中心、江苏省生物医药功能材料协同创新中心、江苏省生物功能材料重点实验室和江苏省界面化学工程技术研究中心主任。兼任中国复合材料学会界面工程专业委员会主任、中国复合材料学会生物医用复合材料分会主任。长期从事多组分、多相复合体系界面化学和生物医用材料研究。主持国家、省部和企业委托重大科技项目 22 项，出版专著 3 部、发表论文 500 余篇，累计引用超 10000 次；授权发明专利 65 件；获国家设立的科学技术奖和教学成果奖 16 项、荣誉称号 6 项。研发、应用在线检测、动态调控固体粒径及其分布技术、用作界面调控的三元共聚物结构优化技术和生物材料两性离子表面构建技术， 推动了化工、材料、农药和医药卫生等行业技术进步。
殷猛，上海交通大学医学院外科学博士研究生导师，上海理工大学生物医学工程学科博士生导师，上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科主任医师。从事临床一线心胸外科工作20余年，累计主刀各类婴幼儿复杂先天性心脏病手术2000余例，具有丰富的临床手术经验，入选上海市杰出青年医学人才。在生物材料与组织工程研究领域深耕多年，担任上海市小儿先天性心脏病研究所生物材料与组织工程研究室主任、中国生物材料学会青年委员、中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会委员等。作为项目负责人承担国家级课题3项，近年来作为通讯作者在Advanced Materials、Nature Communication、Circulation Research、Bioactive Materials、Biomaterials等期刊上发表学术论文14篇，拥有国家专利7项。
