四川大学AFM：多功能钝化蛋白吸附平台！一种调控血液植/介入材料病灶微环境稳态的新策略

动脉粥样硬化是导致全球主要死亡原因之一，它是一种慢性、进行性的炎症性疾病，与免疫细胞（尤其是单核细胞、巨噬细胞）、氧化应激、炎症介质的释放、黏附分子表达和血小板活化密切相关[1]。其中，血管支架植入是治疗动脉粥样硬化的方法之一。然而，支架植入过程是一种侵袭性操作，不可避免的对血管造成损伤，加重病灶部位初始阶段的氧化应激、血浆沉积、炎症反应，进而促进修复阶段的炎症反应及平滑肌细胞过度增生，导致支架内晚期再狭窄和晚期血栓。复杂的微环境对支架表面内膜的快速修复带来了极大的挑战。因此，具有调控微环境稳态的表面是使支架快速再内皮化的重要手段。

支架作为异物植入体内，水、蛋白质和细胞会分别以不同的速度粘附在材料表面，其中水分子的吸附决定了蛋白质的吸附状态，而蛋白质的吸附又将进一步影响不同细胞的生长状态。因此，从源头调控材料对水和蛋白质的吸附也许是一种行之有效的方法。其中，超亲水表面与血液接触后会快速形成一层水合层，可以阻抗蛋白质的粘附并维持粘附蛋白的天然构象，有效抑制急性血栓和急性炎症的发生[2]。传统的超亲水表面，如PEG分子刷和两亲性离子表面，都具有优异的抗污性能；但同时也给血管内皮细胞（Endothelial cells, ECs）的粘附和生长带来了不利的影响。因此，构建能长效维持微环境稳定又能满足ECs生长的表面具有重要的意义。

根据多巴胺、(-)-表没食子儿茶素没食子酸酯（(-)-Epigallocatechin gallate，EGCG）与金属铜离子（Cu2+）在双电子氧化剂作用下的性质，我们通过简单、高效的“one-pot”方法，构建了一种具有钝化蛋白吸附性能的多功能PDA/EGCG/Cu涂层。通过单一蛋白质和全血浆蛋白粘附实验证实，涂层PDA/EGCG/Cu植入后在水合层的作用下可以显著抑制蛋白的粘附和变性；但随着接触时间延长，表面的活性官能团如醌基、氨基、酚羟基和苯环等会通过共价和非共价作用吸附蛋白，使蛋白的粘附量缓慢增加，但表面依然保持着良好的润湿性。该实验结果证实，区别于传统的超亲水表面，此类新型涂层具有优异的钝化蛋白吸附性能，这对内皮细胞的粘附和生长具有重要的意义。在钝化蛋白吸附平台、多酚和NO的协同作用下，PDA/EGCG/Cu涂层不仅满足了ECs的粘附，还可以促进ECs迁移并减少氧化应激带来的损伤；同时有效的抑制了巨噬细胞的粘附、激活和炎症因子释放，调控细胞从M1型向M2型转化。平滑肌细胞培养证实，表面可以有效抑制平滑肌细胞的粘附和生长。体内、体外血液相容性实验评价发现，PDA/EGCG/Cu涂层可以有效的阻抗血小板的粘附和激活；而且通过调控血液微环境稳态，赋予了表面优异的长效血液相容性。新西兰大白兔腹主动脉支架植入结果显示，PDA/EGCG/Cu涂层实现了材料表面优异的促支架内膜快速修复功能，而且覆盖的内皮细胞具有健康内皮细胞分泌NO的生物学功能。

综上，本研究所构建的多功能钝化蛋白吸附涂层，通过钝化蛋白吸附平台与多酚、NO的协同作用，有效调控了支架病灶微环境的稳态，为表面快速内皮化提供了有力的保障。此类钝化蛋白吸附涂层为血液植/介入材料的表面改性打开了一个新的窗口。论文第一作者为四川大学华西医院博士后李林华，四川大学华西医院肾脏内科主任付平教授和四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心主任王云兵教授为该文章的通讯作者。该研究得到了四川省科技厅青年基金(2023NSFSC1586)、中国博士后科学基金(2021M692307)和四川大学华西医院博士后基金(2023HXBH113)的支持。

课题组简介

四川大学王云兵 教授：国家生物医学材料工程技术研究中心主任、四川大学生物医学工程学院院长、中国心脑血管联盟副理事长、国家有突出贡献中青年专家，国际生物材料科学与工程学会联合会Fellow。主要从事心脑血管疾病治疗的新型生物医用材料和微创植/介入医疗器械的基础研究与产品应用开发。主持开发了一系列国内、国际首创的医疗器械产品并实现大规模临床应用。

四川大学华西医院付平 教授，二级教授/主任医师，四川大学华西医院肾脏内科主任/华西肾脏病研究所所长，国际肾脏病学者（ISN Scholar）。《中华医学杂志英文版》等23种杂志编委；国家重点研发计划等27项课题负责人，以第一作者和通讯作者发表论文380余篇，其中SCI收录150余篇；主编人民卫生出版教材和专著各一部；中华医学会科技进步二等奖，华夏医学科技进步二等奖及四川省科技进步一等奖各一项;国家发明及实用新技术专利31项,转化6项,其中一项2016年进国家基本目录。

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