飛納臺式掃描電鏡助力納米纖維在心血管組織再生中的研究

論文題目：

Durable Immunomodulatory Nanofiber Niche for the Functional Remodeling of Cardiovascular Tissue

發(fā)表期刊：《ACS Nano》

2024 年，上海工程技術(shù)大學(xué)朱同賀教授團(tuán)隊與復(fù)旦大學(xué)徐晨博士團(tuán)隊合作，在期刊《ACS Nano》上發(fā)表題為“ Durable Immunomodulatory Nanofiber Niche for the Functional Remodeling of Cardiovascular Tissue”的論文。論文中制備了一種具有長期免疫調(diào)節(jié)功能的納米纖維生態(tài)位（DINN），可以用于心血管組織修復(fù)和功能重塑。

大多數(shù)心血管組織的再生能力有限，分化的血管組織和心肌無法實現(xiàn)再生。因此，目前嚴(yán)重的心血管組織損傷采用自體或異體移植治療。但是，即使以上治療也無法實現(xiàn)受損組織再生和功能恢復(fù)，不能明顯延長患者壽命。

心血管組織工程已成為一種實現(xiàn)心血管組織功能修復(fù)的多學(xué)科方法。其核心方法之一是使用仿生支架誘導(dǎo)功能性組織再生。理想的支架通常模仿天然細(xì)胞微環(huán)境，并提供促進(jìn)細(xì)胞粘附、增殖、分化和組織形態(tài)形成的微環(huán)境。由于細(xì)胞微環(huán)境會隨著修復(fù)的進(jìn)行而發(fā)生變化，因此支架必須具有動態(tài)響應(yīng)功能，以便為不同階段提供微環(huán)境支持。

目前，能適應(yīng)修復(fù)過程中微環(huán)境變化的心血管組織工程支架嚴(yán)重缺乏。當(dāng)支架植入后，吸附在支架表面的內(nèi)源性蛋白會刺激免疫細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，這種炎癥反應(yīng)會持續(xù)存在于植入物周圍，直到材料降解。隨后，支架周圍會形成纖維化囊腫，阻止其他功能細(xì)胞的浸潤，從而降低支架的功效。因此，長期處于溫和及低炎性細(xì)胞募集的微環(huán)境對心血管組織的生理性再生至關(guān)重要。抗炎小分子和干擾 RNA 已被通過涂層或直接混合的方式整合到支架中，但這些活性成分的釋放半衰期通常不到 1 周。因此，用于修復(fù)心血管組織損傷的穩(wěn)定抗炎癥微環(huán)境仍然難以實現(xiàn)。

基質(zhì)重塑發(fā)生在心血管組織損傷修復(fù)的最后階段。這是細(xì)胞分化和組織功能誘導(dǎo)的重要步驟。植入支架的降解特性與基質(zhì)重塑密切相關(guān)。降解速度過快或過慢的支架往往無法實現(xiàn)基質(zhì)重塑。通常，快速基質(zhì)重塑可以加速組織再生。然而，保持生物活性分子的持續(xù)釋放以允許基質(zhì)重塑并確保體內(nèi)修復(fù)的有效性仍然具有較大挑戰(zhàn)。丹參酸 A (SA) 由于其顯著的抗炎作用，通常用于治療心血管疾病。然而易受氧化，SA 的半衰期非常短。

為了解決上述挑戰(zhàn)，兩個團(tuán)隊合成了可降解聚氨酯彈性體，以 SA 作為擴(kuò)鏈劑。然后將這些彈性體靜電紡絲成納米纖維支架，以產(chǎn)生耐用的免疫調(diào)節(jié)納米纖維微環(huán)境 (DINN)。SA 響應(yīng)周圍的再生微環(huán)境從納米纖維中釋放出來，直到材料降解。DINN 在降解過程中表現(xiàn)出穩(wěn)定的機(jī)械性能，證明其適合長期體內(nèi)植入以治療心血管系統(tǒng)損傷。體外實驗驗證了 DINN 的各種作用，例如其持續(xù)的抗炎作用和抑制細(xì)胞凋亡。更重要的是，DINN 可以響應(yīng)炎癥浸潤而降解，從而釋放相應(yīng)的 SA。DINN 的生物治療作用在心肌梗死 (MI) 大鼠模型和腹主動脈移植中得到進(jìn)一步證實。研究結(jié)果表明 DINN 可以用于治療心血管組織損傷。

（1）PEUU 與 DINN 纖維片墊和管的微觀形貌

（2）DINN纖維不同時間降解后的微觀形貌

（3）PEUU與DINN纖維的抗血小板粘連測試

（4）修復(fù)組織在 PEUU 與 DINN 纖維上的生長狀態(tài)

該文章使用 Phenom XL 臺式掃描電鏡大倉版，用于觀察：（1）靜電紡絲后的DINN 形貌；（2）不同時間段 DINN 降解后形貌；（3）血液相容性評估中，測試 DINN 纖維表面血小板；（4）DINN植入生物體后一段時間，修復(fù)組織在其表面生長情況。