飞纳台式扫描电镜助力纳米纤维在心血管组织再生中的研究

论文题目：

Durable Immunomodulatory Nanofiber Niche for the Functional Remodeling of Cardiovascular Tissue

发表期刊：《ACS Nano》

2024 年,上海工程技术大学朱同贺教授团队与复旦大学徐晨博士团队合作,在期刊《ACS Nano》上发表题为" Durable Immunomodulatory Nanofiber Niche for the Functional Remodeling of Cardiovascular Tissue"的论文。论文中制备了一种具有长期免疫调节功能的纳米纤维生态位（DINN）,可以用于心血管组织修复和功能重塑。

大多数心血管组织的再生能力有限,分化的血管组织和心肌无法实现再生。因此,目前严重的心血管组织损伤采用自体或异体移植治疗。但是,即使以上治疗也无法实现受损组织再生和功能恢复,不能明显延长患者寿命。

心血管组织工程已成为一种实现心血管组织功能修复的多学科方法。其核心方法之一是使用仿生支架诱导功能性组织再生。理想的支架通常模仿天然细胞微环境,并提供促进细胞粘附、增殖、分化和组织形态形成的微环境。由于细胞微环境会随着修复的进行而发生变化,因此支架必须具有动态响应功能,以便为不同阶段提供微环境支持。

目前,能适应修复过程中微环境变化的心血管组织工程支架严重缺乏。当支架植入后,吸附在支架表面的内源性蛋白会刺激免疫细胞的炎症反应,这种炎症反应会持续存在于植入物周围,直到材料降解。随后,支架周围会形成纤维化囊肿,阻止其他功能细胞的浸润,从而降低支架的功效。因此,长期处于温和及低炎性细胞募集的微环境对心血管组织的生理性再生至关重要。抗炎小分子和干扰 RNA 已被通过涂层或直接混合的方式整合到支架中,但这些活性成分的释放半衰期通常不到 1 周。因此,用于修复心血管组织损伤的稳定抗炎症微环境仍然难以实现。

基质重塑发生在心血管组织损伤修复的最后阶段。这是细胞分化和组织功能诱导的重要步骤。植入支架的降解特性与基质重塑密切相关。降解速度过快或过慢的支架往往无法实现基质重塑。通常,快速基质重塑可以加速组织再生。然而,保持生物活性分子的持续释放以允许基质重塑并确保体内修复的有效性仍然具有较大挑战。丹参酸 A (SA) 由于其显着的抗炎作用,通常用于治疗心血管疾病。然而易受氧化,SA 的半衰期非常短。

为了解决上述挑战,两个团队合成了可降解聚氨酯弹性体,以 SA 作为扩链剂。然后将这些弹性体静电纺丝成纳米纤维支架,以产生耐用的免疫调节纳米纤维微环境 (DINN)。SA 响应周围的再生微环境从纳米纤维中释放出来,直到材料降解。DINN 在降解过程中表现出稳定的机械性能,证明其适合长期体内植入以治疗心血管系统损伤。体外实验验证了 DINN 的各种作用,例如其持续的抗炎作用和抑制细胞凋亡。更重要的是,DINN 可以响应炎症浸润而降解,从而释放相应的 SA。DINN 的生物治疗作用在心肌梗死 (MI) 大鼠模型和腹主动脉移植中得到进一步证实。研究结果表明 DINN 可以用于治疗心血管组织损伤。

（1）PEUU 与 DINN 纤维片垫和管的微观形貌

（2）DINN纤维不同时间降解后的微观形貌

（3）PEUU与DINN纤维的抗血小板粘连测试

（4）修复组织在 PEUU 与 DINN 纤维上的生长状态

该文章使用 Phenom XL 台式扫描电镜大仓版,用于观察：（1）静电纺丝后的DINN 形貌；（2）不同时间段 DINN 降解后形貌；（3）血液相容性评估中,测试 DINN 纤维表面血小板；（4）DINN植入生物体后一段时间,修复组织在其表面生长情况。