经导管介入生物瓣膜置换是一种通过微创介入方式进行人工心脏瓣膜置换的方法，主要用来治疗瓣膜狭窄或者反流的患者，是近年来结构心脏病领域的重大突破之一。虽然临床试验已经证明经导管介入生物瓣膜具有良好的有效性和安全性，但是随着适用人群不断扩大，介入生物瓣膜的使用寿命问题引起广泛关注，亚临床瓣叶血栓(subclinical leaflet thrombosis, SLT)和瓣膜结构性退化(structural valve deterioration, SVD)在瓣膜失效过程中扮演关键角色。目前，临床上所使用的生物瓣叶材料均为戊二醛交联的猪心包或牛心包组织，其具有较高的血栓原性和钙化风险。因此，如何在满足瓣膜的基本使用性能的前提下，提高其抗凝血和抗钙化性能等是目前亟待解决的问题之一。

图1. 两性离子聚合物杂化的具有抗凝、促内皮、抗钙化的生物组织示意图。

  王云兵教授团队前期开发了基于自由基聚合的生物组织交联体系，避免了戊二醛交联生物组织易钙化的问题，同时其具有优异的力学性能、组分稳定性和生物相容性。由于自由基聚合反应条件温和并具有较高反应活性，该团队在本工作中进一步通过自由基共聚的方式在细胞外基质(extracellular matrix, ECM)材料中引入两性离子聚合物进行功能修饰，显著提高了生物组织的抗凝血性能，并同时保持自由基聚合交联生物组织的其他优点。该项工作首次提出了将两性离子通过共价方式引入ECM，并全面评估了该种杂化生物组织用作新型生物瓣膜的潜力，与以往报道的改性ECM材料的方法相比，具有以下显著优势：

• （1） ECM的组分稳定性和抗凝性能同时显著提高。

• （2） 改善了抗凝分子嫁接密度低，同时避免抗凝分子解离问题。

• （3） 该方法制备的生物组织具有良好的内皮化潜能，有利于维持长期抗凝性能。

• （4） 该方法制备的生物组织与临床使用的戊二醛交联生物组织具有相当的力学性能和疲劳性能。

• （5） 该制备工艺条件温和，操作简便，适于工业化生产。

  因此，该项工作不仅为人工生物瓣膜材料，还包括人工血管、人工器官等在内的血液接触ECM材料，提供了一种抗凝抗钙化交联处理新策略。

图2. 通过兔颈部动静脉造瘘实验评价PSBMA-PP, PMA-PP, Hep/Glut-PP和Glut-PP的血液相容性。(A) 兔动静脉造瘘。(B)实验前后样品表面和管腔截面图。(C) 样品表面产生血栓的重量。(D)实验后样品接触血液面的SEM图。

图3.细胞相容性表征。(A)样品浸提液培养L929细胞1、3天后的细胞活力。(B)HUVECs在样品表面生长1和3天后的细胞增殖率。(C) HUVECs在样品表面生长1和3天后荧光染色图。

图4. 植入雄性幼鼠后120天样品的钙化情况。(A)大鼠皮下植入标本位置示意图。(B)茜素红染色。钙化沉积物染成暗红色。(C) ICP-AES法测定样品的钙含量。

  以上相关成果发表在Chemical Engineering Journal （Chemical Engineering Journal，,2020，128244）。论文第一作者为四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心博士生杨凡，通讯作者为郭高阳助理研究员和国家中心主任王云兵教授。

  论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472034359X