仿生抗凝血涂层有望解决小口径人工血管血栓难题

科技日报记者 陈曦

自体血管是受损血管的理想替代品，但是自体血管不仅来源有限，而且存在二次创伤和并发症的危害。因此，如何制得符合临床要求的小口径人造血管一直是国际上的研究热点。

天津大学化工学院董岸杰教授课题组与中国医学科学院生物医学工程研究所黄平升副教授、王伟伟教授，天津市胸科医院党委书记郭志刚、赵丰主任团队紧密合作，在抗凝血涂层、小口径人工血管等领域取得一系列重要进展。研究团队从仿生的角度出发，模仿天然血管的内膜层，以水凝胶为基本材料制备出了鹅卵石结构的抗凝血涂层及体内可视化小口径人工血管，赋予了涂层及人工血管内表面超亲水、超润滑的特性，有效避免了血栓的形成。近日，小口径人造血管成果发表在国际期刊《Small》上。

(资料图)

仿生抗凝血涂层解决植入器械血栓难题

据《中国心血管健康与疾病报告2021》显示，目前中国心血管疾病患病人数约有3.3亿人。而心血管疾病的治疗过程中离不开植入/介入医疗器械的使用。然而，这些医疗器械与血液接触后往往会引起血小板黏附最终导致器械表面血栓形成，从而影响治疗效果。

据介绍，天然血管的内膜层，由内皮细胞层及其周围的纵行弹性纤维与结缔组织构成，是最好的血液相容性表面。内膜层表面分布着沿血管长轴方向的亚微米尺度沟槽和沟槽表面纳米级的包状突起。血管内膜保证血管内壁的光滑结构，为血液流动提供良好的动力学环境。

抗凝血涂层结构及功能示意图。

研究表明，模拟血管内膜表面微米拓扑结构能够有效抑制血小板的黏附和激活。“我们制备的抗凝血涂层通过模拟血管内膜结构，构建一种工艺简单、性能优良的两性离子聚合物水凝胶涂层，提供类血管内膜结构的极低摩擦系数和血液无扰的润滑表面。”该成果论文第一作者之一、天津大学化工学院博士李双阳介绍，这种凝胶涂层能实现血小板的“零黏附”，进而获得抗凝血涂层。

团队将涂层涂敷在体外循环管路内表面，对巴马猪进行体外循环实验，在体外循环后观察管路内部血小板黏附状况。结果表明，用两性离子水凝胶涂层改性后，其管路内无任何血小板黏附，由此可见，所制备的水凝胶涂层能有效抑制外循环过程中血小板的激活与黏附。

抗凝血涂层方面的研究成果今年3月已发表于国际期刊《复合材料b部分：工程》，论文的共同第一作者为天津市胸科医院副主任医师白云鹏。

在抗凝血涂层基础上进一步制备小口径人工血管

在新型抗凝血凝胶涂层成果的基础上，团队又研制了一种双层结构复合型水凝胶小口径人造血管。利用两性离子水凝胶层为人造血管的内壁，使人造血管的管腔具有超亲水性，以及比天然血管内皮表面更佳的超润滑性，使人造血管具有超强的抗蛋白黏附能力，力求达到血液成分零黏附，从而避免人造血管壁血栓的形成。

人工血管结构及功能示意图。

“利用氢键交联的大强度聚N-丙烯酰基甘氨酰胺水凝胶为外层作为人造血管的外层，使人造血管具有很好的顺应性、机械性能和缝合强度，在使用过程中不易变形或扭折成角，针穿刺后不渗血。”该成果论文第一作者李双阳介绍，另外，其微孔的尺寸小于细胞尺寸，能够避免炎症细胞的浸润，降低炎症反应，能够避免组织成纤维细胞和平滑肌细胞等的浸润，避免增生和狭窄，因而使人造血管具有良好的组织相容性。

在广西巴马小型猪颈动脉置换9个月后能保持血管通畅，内径及血液流速无显著性变化，内表面无任何血栓形成，外层无炎症细胞浸润。

为了让科研成果落地，李双阳组建了创业团队并创立了天津心脉联衢生物科技有限公司，公司致力于开发抗凝血涂层、小口径人工血管，此外，公司的衍生产品“用于预防术后心包粘连的补片”已经在天津市胸科医院完成了临床前的大动物实验。

“前不久，公司成功入驻了天开高教科创园，这是天津市打造的创新创业新高地。我们力争在5年内实现产品技术市场化的目标。”李双阳说道。