脂肪帮助标记医疗植入物是敌是友

生物工程师发现，医疗植入物表面的脂质沉积可以在身体和植入物之间发挥中介作用，这一知识可以帮助科学家开发用于植入物的生物材料或涂层，从而降低故障发生率。

　　

医用植入物可以挽救生命或显著提高生活质量，但对我们的免疫系统来说，它们可能是入侵者。莱斯大学生物工程师Omid Veiseh及其合作者发现，植入物表面的脂质沉积可以在身体和植入物之间发挥中介作用，一些脂质充当维和人员，而另一些脂质则挑起冲突。这项研究发表在《先进材料》杂志上。

“我们了解到，当免疫细胞在植入的生物材料上爬行时，它们会留下脂质囊泡，向宿主免疫系统发出信号，表明生物材料应该被忽略还是与身体隔离，”莱斯大学生物工程助理教授和德克萨斯州癌症预防与研究所学者Veiseh说。这些知识可以帮助科学家开发用于植入物的生物材料或涂层，以转移宿主免疫系统的攻击，降低生物医学设备的故障率，如起搏器、脑脊液分流器、冠状动脉支架、手术补片、药物输送泵、生物传感器等。

“所有生物医学植入物的一个主要问题是免疫系统会攻击它们，”莱斯大学研究生、该研究的主要作者克里斯蒂安·施莱布(Christian Schreib)说。“从本质上讲，它把它们包裹在一个纤维化的胶囊里，破坏了它们的功能，使它们不再工作。”Veiseh说:“我们的团队能够开发出一种化学表面修饰，优先招募巨噬细胞，留下‘不攻击’的脂泡特征，允许植入物存在于体内而不被识别为异物。”

纤维化或疤痕是损伤部位多余组织的积累。植入物的纤维化反应传统上与植入物表面的蛋白质沉积有关。Schreib说:“在我们的研究中，我们意识到，虽然蛋白质很重要，但脂肪分子在纤维化过程中也起着重要作用。”“我们确定了两种脂质谱，脂肪酸和磷脂。脂肪酸更有可能引发免疫反应，而磷脂更接近于不会激活免疫系统。

“现在我们了解了这一点，我们可以利用这些知识来设计植入材料，降低引发免疫反应的几率。我们可以，比方说，设计一种能吸收磷脂的材料，这样当你植入这种材料时，磷脂就会自然沉积在上面，帮助它逃避免疫系统。我们可能还想在植入前将磷脂等脂肪分子修饰设备表面。”

当体内的免疫反应被触发时，免疫细胞在损伤或入侵的部位被动员起来。植入物附近免疫细胞流量的增加导致纤维化组织的大量积累。Schreib说:“植入物上沉积的一层厚厚的细胞可能会阻止它工作。”“但如果你在原子尺度上有一层脂质，就不会在同样程度上影响它的功能。”

优化植入物的性能，对于依赖它们来管理慢性和潜在危及生命的疾病(如脑积水)的患者群体来说是最关键的，脑积水是一种涉及脑脊液(CSF)在大脑中过度积聚的疾病。对于许多患者来说，唯一有效的管理策略是放置脑脊液分流器，将多余的液体转移到不同的体腔。儿童脑积水患者面临的植入物失败率特别高，如果不迅速解决，可能会导致头痛、呕吐、视力丧失、脑损伤和死亡。

加州洛马琳达大学儿童医院(Loma Linda University’s Hospital)神经外科助理教授Brian Hanak博士是这项研究的合著者。虽然脑脊液分流器故障可能发生在任何年龄组，但在幼儿中故障率要高得多。他说:“我们大多数在这一领域工作的人都认为，这可能与大脑的先天免疫系统在幼儿中特别活跃有关。 在儿童和婴儿中，分流器在植入后两年内的故障发生率为40%-50%。坦白说，我很不好意思例行地植入现代医学中最容易失败的维持生命的装置。如果你开发了一个心脏起搏器，两年内失败率为40%到50%，它永远不会得到美国食品和药物管理局的批准，因为这太可怕了。但不幸的是，这是CSF分流器的行业标准。”他认为许多大脑植入物可以从降低先天免疫反应中受益。“我总是特别想到脑机接口技术。大约20年来，我们已经证明了可以在某人的大脑中植入微电极阵列，并让他们使用该阵列来控制机械臂。你可能会问，如果是这样的话，那么为什么这项技术不是每个瘫痪的人都可以用来提高他们的独立性和生活质量的东西?原因是，植入电极阵列上的免疫反应使它们无法记录体内2到3年以上的神经活动。目前，以我们目前的技术水平，这并不是一个切实可行的解决方案，当然也不是瘫痪患者的长期解决方案。”