研究内容简介

心血管疾病是导致过早死亡和慢性残疾的主要原因之一。最新的全球疾病负担心血管病研究报告显示，年全球心血管病人数为4.亿人，其中死亡人数估计为万人。目前，心血管支架外科植入术，因其具有创伤小、见效快的独特优点，已成为心血管疾病治疗的最主要手段之一。然而，无论是被广泛应用于临床的裸金属支架或药物洗脱支架还是进入临床试验阶段的内皮祖细胞捕获型的CD34抗体支架，由于其生物相容性较低、不能同时满足在抗凝、抑制平滑肌细胞增殖和促进内皮再生等多个方面需求，都面临着晚期血栓形成和支架内再狭窄两大并发症。血管内皮细胞层是最好的天然抗凝血表面，在维持整个心血管系统正常运作中发挥着至关重要的功能。而内皮细胞层功能的发挥很大程度上依靠其持续释放的一氧化氮（NO）这一理疗气体。NO自发现以来，许多重要的生理功能逐渐被报道。其中，在心血管系统中，NO可抑制血小板粘附/激活、抑制平滑肌细胞增殖、调控炎症反应、预防动脉粥样硬化发生及促进受损内皮组织修复。因此，在支架表面实现仿生天然内皮细胞层长期、稳定、持续释放NO功能，有望成功预防心血管支架临床并发症。

目前，基于NO产生的材料主要分为NO-释放型和NO-催化型两大类。NO-释放型材料由于无法持续性释放NO且化学稳定性较差，其在血管支架上的应用受限。而NO-催化型材料，因其具有持续催化内源性供体亚硝基硫醇（RSNOs）释放NO而自身不被消耗的特点，成为理想化的支架表面改性材料。然而，目前NO-催化型材料的设计主要是采用高分子交联NO催化活性物质（如联硒化合物）或装载有机-金属离子Cu2+配位物。而这种方法往往涉及到复杂的多步骤工艺、支架表面预处理需求、涂层材料与支架表面结合力不牢等问题。

基于此，西南交通大学杨志禄教授团队联合香港理工大学赵昕教授课题组，受贻贝粘附蛋白及血液中NO生成机理启发，提出催化型儿茶酚胺表面化学改性技术。研究者以粘附分子多巴胺和具有NO催化功能的铜离子作为支架涂层制备前驱体，通过简单的“一锅法”，在心血管支架表面成功地构建出具有长期、持续、可精确调控NO催化释放功能的粘附涂层。该方法无需昂贵的化学试剂、仪器、设备及复杂的表面处理，也不涉及到使用任何有毒化学试剂，是一种可广泛推广使用的表面修饰策略。通过支架表征、血液相容性、细胞生长行为和支架植入实验等系统性的体外/体内实验评价后，研究者发现，该涂层中具有谷胱甘肽过氧化物酶样催化活性的铜离子，可利用血液中NO供体RSNOs，长期持续稳定地催化产生NO。值得注意的是，该铜-多巴胺涂层催化产生NO的速率为0.4-6.5×10-10mol?cm-2?min-1，与天然内皮细胞层NO产生速率相似。该涂层可使支架具有优异的抗凝血性能，同时兼具选择性促进内皮细胞生长而抑制平滑肌细胞增殖和迁移的功能，显著地预防了血栓形成及再狭窄等支架植入术后并发症。

该论文近期发表在生物材料领域权威期刊《Biomaterials》（,,-）上，文章共同第一作者为西南交通大学硕士研究生张峰和香港理工大学博士生张强，通讯作者为香港理工大学赵昕助理教授和西南交通大学杨志禄副教授。

图片1.铜-多巴胺NO催化释放涂层的设计及其表征

图片2.铜-多巴胺涂层改性血管支架动物体内植入实验结果

香港理工大学赵昕助理教授：年于英国帝国理工学院获硕士学位，年于英国伦敦大学学院获博士学位，随后在美国哈佛大学从事博士后研究工作。赵昕教授长期致力于工程学、生物学、医学等多学科交叉领域中的基础及应用研究工作，已形成独具特色的研究体系。主要研究兴趣包括生物活性材料，靶向药物递送，微流控，静电纺丝技术等。其已发表大量一流研究成果：在国际知名期刊（如ChemRev、MaterToday、AdvFunctMater、AngewChem、Biomaterials、Small、TrendsBiotechnol）上发表论文70余篇。其研究结果多次作为科研亮点被Wiley公司旗下MaterialsViews及X-MOL化学平台等科技媒体报道。同时，赵昕教授积极参与国际学术交流，已在国际学术会议做特邀或口头报告20余次；且受邀编辑英文专著一本、撰写英文专著章节5章；担任国际知名期刊如DrugDiscovToday、Molecules、Polymers的特邀编辑和PNAS、ACSNano、AdvFunctMater、Small等杂志的审稿人。

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