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            四川大學王云兵教授團隊 Biomaterials: 聚合物分子刷修飾生物瓣膜功能化改性策略研究
            2023-03-08  來源:高分子科技

              心臟瓣膜病是危害人類健康的一種重要疾病,是患病率僅次于冠狀動脈疾病和高血壓的第三大心血管疾病。心臟瓣膜置換是治療嚴重心臟瓣膜疾病的主要治療方式,每年需要心臟瓣膜置換手術的患者超過30萬例。隨著人口老齡化的到來,心臟瓣膜疾病的患者數量將持續增加,預計到2025年將有超過100萬患者接受心臟瓣膜置換手術治療。近些年,隨著微創技術的發展,經導管微創介入瓣膜置換技術因其創傷小,恢復快等特點逐漸受到患者和醫生的青睞。然而,目前經導管微創介入瓣膜使用的生物瓣服役時間限制在10-15年,其主要的原因在于戊二醛交聯的生物瓣膜在植入后會引起鈣化、血栓、炎癥等一系列不良反應縮短了瓣膜的使用壽命。


            圖1:(A)溴代雙環噁唑烷的合成示意圖及1H NMR, 13C NMR 表征;(B)目標瓣膜材料MPQ@OX-PP的制備流程圖。


              近期,四川大學王云兵教授團隊設計并合成了一種新型的雙功能非戊二醛瓣膜交聯劑,溴代雙環噁唑烷(OX-Br)。溴代雙環噁唑烷在交聯瓣膜的同時,可以在瓣膜上引入活潑的含溴末端實現原位的原子轉移自由基聚合(ATRP)反應,進而對生物瓣膜進行進一步的功能化修飾。在該項工作中,通過原位ATRP反應引入了含有智能藥物控釋功能的抗炎模塊和具有抗黏附效果的聚兩性離子模塊的共聚物分子刷,獲得目標瓣膜材料MPQ@OX-PP。目標瓣膜材料MPQ@OX-PP表現出優異的力學性能、生物化學穩定性和抗鈣化效果,并且在引入共聚物分子刷后可進一步提高生物瓣膜的抗炎和抗凝血性能。雙功能溴代雙環噁唑烷交聯及原位ATRP生成共聚物分子刷的協同構筑策略,可有效滿足生物人工心臟瓣膜的多方面性能要求,同時也有望應用于其它綜合性能優異的血液接觸材料和功能植入材料的開發。該工作以“A versatile drug-controlled release polymer brush hybrid non-glutaraldehyde bioprosthetic heart valves with enhanced anti-inflammatory, anticoagulant and anti-calcification properties, and superior mechanical performance”為題發表在《Biomaterials》上。文章第一作者為四川大學生物醫學工程學院余濤博士,國家生物醫學材料工程技術研究中心和四川大學生物醫學工程學院王云兵教授和四川大學華西醫院郭應強教授為論文通訊作者。 


            圖2:(A)目標瓣膜材料在兔子動靜脈半體內血液循環實驗中的表現結果;(B)目標瓣膜材料在體外抗炎實驗中的實驗結果;(C)目標瓣膜材料在體內鈣化實驗中的表征結果。


              王云兵教授,國家生物醫學材料工程技術研究中心主任、四川大學生物醫學工程學院院長,國家有突出貢獻中青年專家,國務院特殊津貼專家、國際生物材料科學與工程學會聯合會Fellow,中國生物材料學會副理事長、科技部生物材料國際交流合作基地主任、教育部組織再生性生物材料科學與工程創新引智基地主任。主要從事心腦血管疾病等治療的新型生物醫用材料和微創介入醫療器械的基礎研究與產品應用開發。主持開發了一系列國內、國際首創的心血管醫療器械產品并實現大規模臨床應用。在此基礎上,已申報國內、國際專利500多項,并在Advanced Materials、Science和Nature子刊等國際知名期刊發表論文200多篇。獲教育部技術發明一等獎(2020)、 四川省科技進步一等獎(2022)和中國僑界貢獻一等獎(2020)等獎項,研究成果被 Nature、麻省理工科技評論、英國經濟學人等專題報道。


              原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2023.122070

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