據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計，心血管疾病已成為全球死亡的首要原因，每年導(dǎo)致近1/3的死亡。由于其在心血管疾病治療中的重要性和前景，血管再生在學(xué)術(shù)和臨床環(huán)境中引起了全球關(guān)注。在血管再生過程中，內(nèi)皮重塑是指在管腔上形成融合的血管內(nèi)皮細胞單層，起著至關(guān)重要的作用。然而，由于血管內(nèi)皮重塑是一個復(fù)雜而動態(tài)的過程，因此使用現(xiàn)有合成生物材料或工程方法快速內(nèi)皮化面臨巨大挑戰(zhàn)。成功的內(nèi)皮重塑已成為血管重塑成功的關(guān)鍵。
在天然血管的整個內(nèi)皮化過程中，血管內(nèi)皮細胞和祖細胞首先被募集/遷移到再生部位，然后血管內(nèi)皮細胞粘附和擴散形成融合的血管內(nèi)皮細胞單層。在人體中，這些過程是通過細胞外基質(zhì) (ECM) 介導(dǎo)的血管內(nèi)皮細胞功能在不同階段的逐步調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。然而，現(xiàn)有的合成生物材料通常表現(xiàn)出靜態(tài)特性，無法提供動態(tài)的，特別是按需誘導(dǎo)來在內(nèi)皮重塑的不同階段操縱特定的血管內(nèi)皮細胞功能。
為了實現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞功能的按需調(diào)控以滿足內(nèi)皮重塑的要求，在最近發(fā)表在北京《國家科學(xué)評論》上的一篇研究文章中，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究所的科學(xué)家，中國展示了一個遠程控制的“智能”平臺，可以以時間可控的方式有效地指導(dǎo)程序化的血管內(nèi)皮重塑。在這項工作中，共同作者趙啟龍博士(第一作者)、王娟女士(共同第一作者)和杜學(xué)敏博士(通訊作者)使用形狀記憶聚合物和一種光熱劑，金納米棒。
雙層平臺在生理環(huán)境中具有原本穩(wěn)定的各向異性微槽陣列形貌，可以顯著引導(dǎo)細胞極化，從而增強血管內(nèi)皮細胞的集體遷移。在 10 秒的近紅外 (NIR) 照射后，底層產(chǎn)生的熱量會引起平臺表面形貌的變化，從最初的各向異性微槽陣列變?yōu)橛谰玫母飨蛲晕⒅嚵?。相?yīng)地，血管內(nèi)皮細胞的粘著斑和擴散隨后可以通過改變拓撲結(jié)構(gòu)的平臺在內(nèi)皮化的后期得到促進。具有遙控“智能”特性的平臺成功依次促進血管內(nèi)皮細胞的不同功能，合成生物材料。
“傳統(tǒng)上，生物材料和組織工程支架提供合適的平臺來支持細胞附著和向內(nèi)生長。如今，我們的目標是開發(fā)具有動態(tài)特性的生物材料，以特定時空方式主動調(diào)節(jié)不同的細胞功能，就像我們體內(nèi)的天然細胞外基質(zhì)一樣，”博士. 杜學(xué)敏說，“我們相信具有動態(tài)特性的生物材料將顯著促進傷口愈合和復(fù)雜組織/器官再生的進展”。
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