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心血管支架是治療冠脈血管狹窄性病變的有效途徑，已在臨床上廣泛應(yīng)用。支架的植入會(huì)使狹窄的血管得到擴(kuò)張，從而改善局部供血，緩解急性供血不足癥狀，有效挽救患者生命。但在心血管支架的臨床應(yīng)用中仍存在一些不足，如內(nèi)皮化延遲、支架內(nèi)再狹窄、晚期血栓等。為有效解決上述問題，可降解支架應(yīng)運(yùn)而生?？山到怄V合金支架是最早應(yīng)用于臨床的可降解金屬血管支架產(chǎn)品，雖然可以通過降解解決支架內(nèi)再狹窄和晚期血栓問題，但仍存在因降解速率過快引起短期支撐能力喪失和內(nèi)皮化延遲等問題。

針對(duì)鎂合金血管支架降解過快引發(fā)的支撐力快速衰減的問題，中國科學(xué)院金屬研究所楊慧賓、陳姍姍研究團(tuán)隊(duì)從支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化、表面防護(hù)涂層設(shè)計(jì)與制備、表面功能涂層構(gòu)建幾個(gè)方面開展了一系列研究，取得了多個(gè)創(chuàng)新研究結(jié)果。前期從鎂合金的材料特性出發(fā)，團(tuán)隊(duì)采用有限元模擬對(duì)血管支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化篩選，通過減小支架使用過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，來降低支架的降解速率（Acta Biomater. 9 (2013) 8730–8739）。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)提出采用復(fù)合防護(hù)涂層和涂層致密化的策略，來進(jìn)一步降低鎂合金支架的降解速率（J. Mater. Sci. Technol. 35 (2019) 19–22）。除了對(duì)支架本體進(jìn)行性能優(yōu)化，該團(tuán)隊(duì)還提出通過在鎂合金支架表面構(gòu)建促內(nèi)皮化功能涂層，從改善支架植入后的服役環(huán)境角度出發(fā)，來進(jìn)一步降低鎂合金支架的降解速率。在楊柯研究員提出的“醫(yī)用金屬材料生物功能化”的學(xué)術(shù)思想啟發(fā)下，利用銅離子具有優(yōu)異的抗凝血、促內(nèi)皮、抑制平滑肌等多重生物功能，團(tuán)隊(duì)在鎂合金血管支架表面成功地構(gòu)建出載銅功能化涂層，解決了銅離子會(huì)加速鎂合金降解的問題，并闡明了載銅功能化涂層鎂合金的降解機(jī)制（Prog. Org. Coating 172 (2022) 107138；Chin. J. Mater. Res. 37 (2022) 271–280）。

團(tuán)隊(duì)近期將帶有載銅功能化涂層的鎂合金血管支架植入新西蘭大白兔的頸動(dòng)脈中，研究了動(dòng)物體內(nèi)在不同植入周期下血管支架的內(nèi)皮化、血栓形成、再狹窄等情況，以及支架的降解速率。研究表明，在鎂合金血管支架表面構(gòu)建載銅涂層可以實(shí)現(xiàn)支架植入后7天內(nèi)完成內(nèi)皮化，且無血栓形成，植入3個(gè)月后的再狹窄率降低了50%（圖1），并可大幅降低支架在體內(nèi)的降解速率（圖2）。這項(xiàng)研究是基于可降解鎂合金心血管支架，構(gòu)建了載銅功能涂層，通過梯度釋放銅離子調(diào)控血管修復(fù)時(shí)序，并激活eNOS（內(nèi)皮型一氧化氮合酶）/FDPS（法尼基二磷酸合酶）信號(hào)，實(shí)現(xiàn)“降解同步性-功能時(shí)序性”的協(xié)同治療（圖3），有望加快我國可降解鎂合金心血管支架的臨床應(yīng)用進(jìn)程，并為無藥器械的發(fā)展提供一條新的思路。

相關(guān)成果以“A high-performance chitosan-grafted Cu(II) coating improves endothelialization and mitigates the degradation of biodegradable magnesium alloy stents”為題，于1月29日在線發(fā)表在Biomaterials。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

圖1. 載銅功能化涂層處理鎂合金支架植入后的組織學(xué)響應(yīng)。實(shí)現(xiàn)快速內(nèi)皮化、抗血栓形成、降低狹窄率等性能

圖2. 不同階段鎂合金血管支架的形貌。載銅功能化涂層構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)鎂合金支架降解速率大幅降低

圖3. 文章研究?jī)?nèi)容及作用機(jī)制圖摘要

心血管支架是拯救心臟病患者的“生命通道”。當(dāng)心臟血管變窄時(shí)，醫(yī)生會(huì)植入這種金屬小管撐開血管，讓血流恢復(fù)暢通。但傳統(tǒng)金屬支架有個(gè)缺點(diǎn)：它會(huì)永遠(yuǎn)留在體內(nèi)，可能引發(fā)血管再次狹窄或血栓?？茖W(xué)家們因此發(fā)明了可降解支架——像“會(huì)消失的血管衛(wèi)士”一樣，完成任務(wù)后就能自行分解。鎂合金支架就是個(gè)中翹楚，這種特殊金屬能在體內(nèi)逐漸溶解，但早期產(chǎn)品降解太快，就像“遇水即化的糖果”，還沒等血管修復(fù)好就失去支撐力。為此，中國科學(xué)院金屬研究所的科研團(tuán)隊(duì)展開攻關(guān)，給鎂合金支架打造了三重防護(hù)：

結(jié)構(gòu)升級(jí)：通過計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)出更科學(xué)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，有效降低金屬疲勞，延長使用壽命。

防護(hù)鍍層：研發(fā)新型復(fù)合涂層技術(shù)，相當(dāng)于給支架包上“防水膜”，讓它在血液環(huán)境中分解更緩慢可控。

智能涂層：創(chuàng)新性地在表面添加含銅涂層，這個(gè)設(shè)計(jì)暗藏玄機(jī)——銅離子既能促進(jìn)血管內(nèi)壁快速修復(fù)（植入7天就能完成愈合），又能抑制血栓形成，同時(shí)還能調(diào)節(jié)支架的降解速度。更神奇的是，這個(gè)涂層釋放銅離子的速度會(huì)隨時(shí)間變化，就像“智能藥庫”按需給藥。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，升級(jí)版支架表現(xiàn)優(yōu)異：兔子頸動(dòng)脈植入后，三個(gè)月內(nèi)血管再狹窄率降低一半，全程無血栓形成，降解速度也明顯放緩。這得益于涂層釋放的銅離子激活了人體自身的修復(fù)信號(hào)系統(tǒng)，讓支架降解和血管修復(fù)完美同步。這項(xiàng)突破性研究登上了生物材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Biomaterials》。