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[目 的]围绕心血管疾病治疗策略这一科学问题,结合天麻素的抗凝、抗炎特性和多羟基结构以及聚氨酯的理化性质,制备天麻素缓释聚氨酯弹性体,最终构建小直径血管支架,促进血管再生和增强其临床可用性,以解决供体血管短缺现状。本课题聚焦于生物材料的理化性质和生物学功能研究:①天麻素对聚氨酯生物材料表面性能和机械性能的影响;②天麻素的缓释情况;③天麻素缓释聚氨酯弹性体的体内外抗凝、抗炎和血管生成能力。[方法]采用原位聚合法制备天麻素缓释聚氨酯多孔薄膜。1、天麻素缓释聚氨酯弹性体的制备:70℃油浴条件下,将聚己内酯(PCL2000)和聚乙二醇(PEG400)混合,再加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)合成聚氨酯预聚物,最后用不同质量分数的天麻素(0%,1%,2%,5%)和预聚物反应半小时,得到天麻素缓释聚氨酯混合物,分别命名为 PU,1Gastrodin/PU,2Gastrodin/PU,5Gastrodin/PU。2、血管薄膜制备:分别取 PU,1 Gastrodin/PU,2Gastrodin/PU,5Gastrodin/PU各2g,制孔剂NaCl颗粒(<50μm)4g溶于1,4-二氧六环中,待材料全部溶解之后,倒入四氟乙烯模具(5 × 5 × 1 cm3)中进行铺膜,然后在常温下风干24 h,最后在真空环境下用水浸泡材料48 h,形成多孔薄膜。3、对材料进行理化性能和生物学评价:(1)傅立叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和1H 核磁共振(1H nuclear magnetic resonance,1HNMR)检测材料的基团变化;(2)SEM 观察聚氨酯薄膜的表面形貌;(3)凝胶渗透色谱(Ge1 permeation chromatography,GPC)用来分析薄膜的分子量大小及其分布情况。(4)接触角和溶胀率用于分析薄膜的表面亲疏水性;(5)万能力学试验机用于测试薄膜的机械性能;(6)细胞相容性检测:活细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8)检测HUVECs与薄膜共培养后的细胞活力与增殖情况;LIVE/DEAD检测细胞活力。(7)体外血液相容性检测:通过全血凝血试验、蛋白质黏附实验、溶血试验和血小板粘附试验来薄膜的血液相容性,以及抗凝、抗血栓情况;(8)实时定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,RT-qPCR)用来检测 Nrf2 和 HO-1 等抗氧化应激因子的基因表达情况,从而评估薄膜的抗氧化性能力;检测炎性相关因子(TNF-α和IL-1β)的基因表达情况,来评价材料是否具有抗炎作用;(9)组织相容性检测:在SD大鼠皮下埋植薄膜,分别在2周和6周后取材,通过HE染色、马松染色、免疫荧光和免疫组化等组织学检测方法,评估薄膜埋植后的血管新生情况以及组织相容性情况。[结 果]本研究采用溶剂浇铸/盐浸法成功制备了一种Gastrodin/PU弹性体,旨在为小直径人工血管提供具有抗凝血、抗血栓和抗炎性能的生物材料。SEM结果显示,该薄膜具有相互贯通的多孔结构,孔隙率大于或等于86%,孔径大小在250-400μm之间。将Gastrodin接枝在PU上后,Gastrodin/PU薄膜呈现出良好的力学性能、亲水性、溶胀率和可降解性,以及优化的Gastrodin释放曲线。其中,2Gastrodin/PU样品的力学性能(30.832±7.541MPa)较佳,降解后仍保持多孔结构不坍塌,Gastrodin缓释量明显。通过全血凝血试验、溶血试验和血小板粘附试验发现2Gastrodin/PU不仅具有抗溶血作用,而且对BSA和血小板的粘附/活化作用最小,凝血时间延长,表明缓释出的Gastrodin具有良好的抗凝、抗血栓作用。由于薄膜亲水性改善以及Gastrodin的释放,Gastrodin/PU上调了 HUVECs中抗氧化因子Nrf2和HO-1的表达从而发挥抗氧化作用,降低了巨噬细胞中促炎因子TNF-α和IL-1β的水平来抑制炎症反应发生。另外,HUVECs接种到薄膜后,可见2Gastrodin/PU能显著促进细胞生长和覆盖,提示其具有较好的宿主细胞募集功能。在体内实验中,通过SD大鼠皮下植入薄膜,证实2Gastrodin/PU仅有少量炎性细胞浸润和较薄的纤维囊形成,并且可以看到胶原纤维和大量的血管新生。[结论]2Gastrodin/PU薄膜相互贯通的多孔结构,利于细胞生长浸润的孔径(250-400μm)和大于或等于86%的孔隙率;优异的力学性能、亲水性、降解率和Gastrodin缓释能力;不仅具有良好的抗凝血、抗炎性,而且能够促进血管生成。有望用于制备小直径血管支架,在血管组织工程方面具有潜在的应用前景。