法國(guó)Laboratory for Vascular Translational Science（LVTS）（這是個(gè)世界知名的多學(xué)科、高產(chǎn)的法國(guó)心血管研究所）的Charles Skarbek教授，與美國(guó)、意大利和法國(guó)其它中心的教授們，在JNS上共同發(fā)表了一篇“開發(fā)血栓粘合涂層以提高取栓器械性能”的文章。
圖1 法國(guó)LVTS的主要部門和分組
取栓支架的設(shè)計(jì)改進(jìn)可謂多如牛毛，為增加與血栓的機(jī)械相互作用，這兩年我們也看到了很多各式各樣匠心獨(dú)運(yùn)的設(shè)計(jì)。然而，對(duì)取栓支架進(jìn)行化學(xué)表面修飾，這可說(shuō)是頭一次（當(dāng)然在國(guó)內(nèi)外各位專家老師們的腦海中誕生這個(gè)念頭肯定不是第一次，區(qū)別僅在于人家真的有實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)~），實(shí)驗(yàn)室測(cè)試研究者們毫無(wú)疑問(wèn)地選擇了大美廠的Solitaire（6mm*20mm*180cm），其它鎳鈦锘金屬測(cè)試材料則來(lái)源于法國(guó)受控工業(yè)車間Vuichard Michel SAS，主要用于體外測(cè)試。
圖2 交織在一起的血栓纖維蛋白和NET網(wǎng)
本文創(chuàng)新的思路來(lái)源于既往報(bào)道中，中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)/陷阱（Neutrophil extracellular traps，NETs），即細(xì)胞外DNA的密集網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，被發(fā)現(xiàn)存在于顱內(nèi)血栓的周圍和內(nèi)部，因此如取栓支架表面能更容易地結(jié)合這些DNA網(wǎng)絡(luò)，可能會(huì)更好地黏附血栓并防止其在過(guò)程中脫落。此處，NETs由去聚化的染色質(zhì)和多種蛋白顆粒構(gòu)成，除了輸送的DNA骨架外，還有基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶NE、組織蛋白酶G（CG）和髓過(guò)氧化物酶等圍繞并附著。
在專利WO2021EP64257的描述中，研究者們首先對(duì)所有鎳鈦材料在連續(xù)的酸、酒精和水浴中進(jìn)行超聲波清洗（不妨回憶下超聲洗眼鏡），隨后將鎳鈦锘原材料在攪拌下浸入多巴胺（Alfa Aesar A11136）的堿性溶液中20±2小時(shí)，以獲得較薄的聚多巴胺膜（Polydopamine，PDA）（這算是個(gè)廣泛運(yùn)用的中性粘合層，同時(shí)不改變特性）。在浸入第二個(gè)浴前，應(yīng)用去離子水洗滌和超聲處理以去除PDA聚集體，隨后的第二個(gè)浸浴旨在將胺功能化-環(huán)辛炔衍生物（amine functionalized-cyclooctyne derivative）錨定（DBCO-Sulfo-PEG(4)-NH2, IRIS biotech GMH），接枝到PDA薄膜的游離兒茶酚胺基團(tuán)上。隨即再次去離子水徹底清洗后，最后一步，研究者們通過(guò)生物正交炔烴-疊氮化物無(wú)銅點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，固定每一種感興趣化合物的疊氮化物衍生物。這一過(guò)程Solitaire支架通過(guò)自動(dòng)浸涂機(jī)（ND-DC，Nadetech）實(shí)現(xiàn)，完成涂層后，將其浸泡在無(wú)水乙醇中1分鐘，隨后晾干并在試驗(yàn)前重新放置于套管內(nèi)。
圖3 本研究的主要思路和流程
圖4 表面改性后的金屬X射線光電子能譜XPS，所表征的材料組成成分。DBCO，二苯并環(huán)辛炔
圖5 原子力顯微鏡（Atomic force microscopy，AFM）下，（A）未改性、裸露鎳鈦樣品表面的非接觸下3D AFM圖像；（B）PDA浸涂接枝的鎳鈦金屬表面圖像；（C）PDA和DBCO連續(xù)浸涂接枝后的鎳鈦金屬表面圖像；（D）連續(xù)浸涂PDA、DBCO和一種DNA配體的鎳鈦金屬表面圖像
接下來(lái)，考慮到毒性、可擴(kuò)展性和制造成本，研究者們選取了15種DNA相互作用劑進(jìn)行了本次研究。與裸鎳鈦金屬盤相比，所有涂層都表現(xiàn)出了與染色質(zhì)結(jié)合的增加，以及黏附血小板能力的降低。這其中，Pipe-2（哌嗪衍生物）和MBF涂層樣品的結(jié)果最好，MBF涂層的染色質(zhì)親和力增加了近三倍，血小板黏附減少了幾乎五倍。
圖6 不同涂層與染色質(zhì)和血小板結(jié)合的特性
圖7 所有試驗(yàn)涂層的血小板和染色質(zhì)粘附力比較
在使用大腦中動(dòng)脈MCA模型的臺(tái)架測(cè)試中，所有涂層的Solitaire支架在最多三遍后均能實(shí)現(xiàn)完全再通（TIMI 3級(jí)）。與PDA和Pipe-2涂層相比，裸支架BMS和MBF涂層都顯示出了更高的首次通過(guò)再通率，但組間并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。裸支架在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中脫落的大栓子和微栓子數(shù)量都更大，與其相比，MBF涂層能夠顯著減少取栓過(guò)程中栓子的脫落（p=0.0211），如圖9和10。注意這里為與臨床實(shí)踐保持一致，操作者采用的是抽拉結(jié)合技術(shù)。
圖8 3D模型中不同Solitaire支架的取栓情況。（A）未修飾的Solitaire支架，（B）PDA涂層；（C）MBF涂層；（D）Pipe-2涂層（應(yīng)該大家都看得出用的是什么中間導(dǎo)管吧，雖然文中未提）（順便其它用的是0.014“Synchro微導(dǎo)絲和Rebar 18微導(dǎo)管）
圖9 （A）不同涂層支架達(dá)到TIMI 3級(jí)所需的通過(guò)次數(shù)；（B）血栓捕獲與丟失的情況，以及（C）總栓塞負(fù)荷，在取栓整個(gè)過(guò)程中不同涂層支架釋放的顆粒數(shù)，n=10個(gè)/組
圖10 不同涂層的支架，在試驗(yàn)期間釋放的遠(yuǎn)端栓子數(shù)量比較
討論部分，研究者們總結(jié)，通過(guò)本適用于任何市售取栓器械的可擴(kuò)展表面修飾工藝，固定DNA結(jié)合化合物可有效提升取栓器械對(duì)血栓的粘附性，同時(shí)減少取栓過(guò)程中栓子脫落和遠(yuǎn)端栓塞的風(fēng)險(xiǎn)（即與血栓中富集，而環(huán)境流動(dòng)血液中不存在或很少的成分，進(jìn)行特異性結(jié)合，可顯著改善取栓器械的整體功能）。在已知的化合物中，本研究的體外數(shù)據(jù)顯示了一些由于本身性質(zhì)的關(guān)系結(jié)合性較弱的物質(zhì)，而理想的化合物需要在較短的接觸時(shí)間（3min）內(nèi)顯示出最佳的粘附性。在所有測(cè)試的化合物中，MBF、Pipe-2和Pipe-4在體外顯示出對(duì)染色質(zhì)/DNA最高的捕獲親和力。
臺(tái)架模型功能測(cè)試中，觀察到血凝塊很容易從裸支架上脫落，而MBF和Pipe-2涂層能有效減少這一現(xiàn)象，無(wú)論是大栓子還是微栓子。有趣的是，本研究同時(shí)顯示大多數(shù)測(cè)試的化合物減少了支架與血小板的結(jié)合，這更進(jìn)一步支持了本次的表面改性賦予了支架一特定的血栓捕獲特性，同時(shí)降低了操作期間循環(huán)血液中血小板聚集到支架表面的風(fēng)險(xiǎn)。
缺陷除了很明顯的這是個(gè)體外研究，腦血管對(duì)這些涂層的體內(nèi)反應(yīng)仍未知外；就是暫未行標(biāo)準(zhǔn)微粒測(cè)試，現(xiàn)階段支架涂層的完整性未知，可以預(yù)見后期臨床轉(zhuǎn)化還有很多的路要走。
引用文獻(xiàn)：
1. Charles Skarbek, Vania Anagnostakou, Emanuele Procopio, et al. Development of a clot-adhesive coating to improve the performance of thrombectomy devices. J NeuroIntervent Surg. 2023;0:1-5.
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