冠狀動脈疾病是世界上的“第一殺手”,而這種疾病的經(jīng)典治療方法是植入支架。理想的血管支架應(yīng)該是無毒的,自膨脹的,適當(dāng)?shù)臋C械性能的。然而,目前沒有覆蓋這些所有性能的血管支架。近日,香港城市大學(xué)胡金蓮教授團隊構(gòu)建了具有溶液響應(yīng)的雙向形狀記憶纖維素血管支架。
文章系統(tǒng)的研究了支架的形狀記憶特性、機械性能、細(xì)胞毒性,生物相容性和體外生物實驗研究了作為血管支架的可行性;并通過分子模擬和物理理論建模系統(tǒng)地研究了雙向形狀記憶支架 (BSMF) 自卷曲/自膨脹的原理。通過活/死細(xì)胞活力測定證實了 BSMF血管支架具有良好的生物相容性;體外實驗表明,新型血管支架可以很好的支撐血管處于開放狀態(tài)。因此,具有自膨脹/自卷曲的BSMF可以為只能形狀記憶材料在生物材料科學(xué)和血管支架等領(lǐng)域做出重要的基礎(chǔ)和應(yīng)用貢獻。以上成果以“An Innovative Solvent-Responsive Coiling–Expanding Stent”為題,發(fā)表在Advanced Materials上。
圖1 雙層雙向形狀記憶纖維素水凝膠薄膜 (BSMF) 的制備與應(yīng)用
圖2 螺旋支架的形狀記憶特性,BSMF6-6b。A) 螺旋BSMF6-6b自卷曲/自膨脹過程;B,C) 在酒精和水中卷曲(B)和膨脹(C)過程中中心角、直徑和長度的變化;D) 壓縮試驗過程中壓縮載荷的變化
圖3 由 BSMF6-6b 制成的螺旋支架的細(xì)胞毒性、相容性試驗和體外試驗。A) 植入血管支架以擴張豬心臟肺動脈;B) MTT法對螺旋支架的細(xì)胞毒性分析;C) 通過活/死活力測定法對螺旋支架進行細(xì)胞相容性測定分析
該文設(shè)計、制造和分析了具有溶液刺激響應(yīng)的雙向形狀記憶 BSMF,同時通過細(xì)胞毒性、相容性測定和體外試驗評估了它們作為血管支架的相應(yīng)應(yīng)用。BSMF 的變形 θ 和 D 可以通過調(diào)整 UV 樹脂的厚度來控制。BSMFs的形狀變化程度可以通過理論模型準(zhǔn)確預(yù)測,分子動力學(xué)模擬以及BSMFs在水和酒精中的微觀結(jié)構(gòu)變化很好地解釋了分子尺度和微觀尺度雙向形狀變化支架的機制。基于對 BSMF 的物理力學(xué)基礎(chǔ)研究,團隊通過預(yù)測并制造了BSMF6-6,其可以很好地用作人工血管支架。獲得的血管支架表現(xiàn)出良好的雙向形狀記憶特性,可以由水、酒精和體液驅(qū)動。同時,通過毒性分析、生物相容性試驗和肺動脈離體試驗進一步研究了 BSMF6-6 的可行性。基于上述研究,團隊相信實現(xiàn)的 BSMF 可以在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。此外,基于理論分析可以很好地預(yù)測、設(shè)計和制造 BSMF 的形狀變化程度,這將為研究人員構(gòu)建新型智能材料提供指導(dǎo)策略。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202101005
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