随着心血管疾病发病率的不断上升，对小口径血管移植物（SDVGs）的需求日益迫切。然而，血栓形成、内膜增生和钙化等问题严重限制了其临床应用。为了模拟天然血管的结构与功能，构建具有生物活性的血管移植物成为组织工程领域的研究热点。

近日，南京师范大学袁江教授联合上交大儿医中心殷猛教授，在期刊《Bioactive Materials》上发表了题为“Bilayer vascular grafts separately loaded with sodium copper chlorophyllin and keratin-based hydrogen sulfide donor with pro-endothelialization, anti-thrombogenicity, anti-inflammation, and anti-calcification properties”的最新研究成果。研究者通过静电纺丝技术，构建了具有梯度孔径的双层血管移植物：内层负载叶绿素铜钠盐（SCC），可催化血液中内源性一氧化氮（NO）供体的释放；外层负载角蛋白基硫化氢供体（KSN），在谷胱甘肽（GSH）存在下，可持续释放硫化氢（H₂S）。

图1：PLCL/KSN//PLCL/SCC血管支架的制备示意图

此外，研究团队通过调控静电纺丝过程中的流速，构建了具有梯度孔径的双层结构：内层孔径小（~1.8 μm），能有效阻止平滑肌细胞向管腔内迁移；外层孔径大（~5.2 μm），有利于细胞浸润和组织整合。

图2：PLCL/KSN和PLCL/SCC膜片相关表征。

在模拟生理环境下，由内层SCC催化生成的NO能显著促进人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的增殖和迁移（迁移距离从~72 μm提升至~230 μm）。外层释放的H₂S不仅能直接抑制人脐动脉平滑肌细胞（HUASMCs）的过度增殖和迁移，还能促进内皮细胞分泌更多NO；同时，NO也能促进平滑肌细胞分泌H₂S。这种双向的正反馈循环，构成了强大的协同效应，使HUVECs的增殖率在双气体作用下提升至200%，而HUASMCs的活性被抑制至75%。

图3：PLCL/KSN和PLCL/SCC上血管细胞实验相关表征。

图4：PLCL/KSN//PLCL/SCC上血管细胞实验相关表征。

通过RNA测序技术，研究团队深入阐释了其分子机制。结果表明，NO/H₂S主要通过激活PI3K-AKT信号通路、调控黏着斑和细胞骨架相关基因的表达，来促进内皮细胞的粘附、增殖和迁移。对于平滑肌细胞，则通过调控缝隙连接、ECM-受体相互作用等通路，抑制其病理性增生。这从基因组层面揭示了双气体分子协同促进血管再生的精细调控网络。

图5：血管细胞的分子机制。

移植物内层表现出优异的血液相容性。同时，SCC本身与H₂S共同赋予了双层血管移植物卓越的抗氧化性能，能有效清除活性氧（ROS）。更重要的是，双气体的释放能够诱导巨噬细胞向修复型的M2表型极化，显著减轻植入后的炎症反应。在体外钙化诱导实验中，双层移植物组别的钙沉积量（2.80 mmol/g）远低于纯PLCL组（9.36 mmol/g）。在大鼠腹主动脉置换模型中植入1个月后，双层移植物截面未观察到明显的钙化结节，而对照组则出现了显著的钙沉积，证明了其持久的抗钙化效能。

图6：血管支架的血液相容性。

图7：血管支架的抗氧化性和抗炎性。

图8：血管支架的抗钙化性能及血管支架形貌。

在大鼠模型中，移植1个月后超声检测显示，移植物血流通畅，血流速度与天然血管相当，且形成了连续、成熟的内皮层和结构良好的平滑肌层，实现了功能性血管再生。

图9：移植一个月后双层移植物的移植图像、超声图像、宏观图像和扫描电子显微镜图像。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.11.001

人物简介：

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。

殷猛，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、博士生导师。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。