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随着全球老龄化加剧，心脏瓣膜疾病（VHD）患病率上升，生物心脏瓣膜（BHVs）应用渐广。但传统戊二醛交联的 BHVs 存在诸多问题。研究人员开发儿茶酚交联策略，制备出的交联猪心包性能提升，有望替代传统 BHVs，延长其使用寿命。
在人口老龄化的浪潮中，心脏瓣膜疾病（VHD）就像潜伏在老年人群体中的 “健康杀手”，其发病率正不断攀升。心脏瓣膜就如同心脏这个 “生命发动机” 里的精密阀门，正常运作时，它能精准控制血液的流向和流量。可一旦患上 VHD，心脏的 “动力” 就会受到影响，严重威胁患者的生命健康。目前，心脏瓣膜置换手术是治疗中重度 VHD 的 “金标准”，而生物心脏瓣膜（BHVs）因良好的血流动力学性能，成为许多患者的选择。
然而，看似理想的 BHVs 却存在不少隐患。现有的商业 BHVs 大多是由戊二醛交联的猪或牛心包组织制成。戊二醛虽能起到交联作用，但残留的戊二醛和醛基就像隐藏的 “破坏分子”。它们不仅具有细胞毒性，会降低细胞相容性，还容易引发免疫反应和钙化问题。钙化后的瓣膜会变得僵硬、脆弱，就像老化的机器零件，不仅容易损坏，还会导致瓣膜功能障碍，使 BHVs 在植入人体 10 - 15 年后就可能面临失效的风险。此外，瓣膜血栓形成也是常见问题，会引发瓣膜狭窄等一系列并发症。同时，免疫反应和炎症也在加速瓣膜的退化。因此，开发性能更优的 BHVs 迫在眉睫。
为了解决这些难题，国内研究人员开展了一项关于儿茶酚交联生物心脏瓣膜的研究。他们创新性地开发了一种儿茶酚交联策略，通过将儿茶酚与猪心包（PP）结合，再经过氧化耦合，制备出了非戊二醛交联的 BHVs。研究结果令人振奋，这种儿茶酚交联的 PP 在多项性能上表现出色，相比传统戊二醛交联的 PP（GLUT - PP），它的胶原稳定性增强，抗血栓、内皮化、抗钙化和免疫调节能力显著提升，大大降低了瓣膜退化的风险。这一研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上，为 BHVs 的发展开辟了新方向，有望延长 BHVs 的使用寿命，给广大心脏瓣膜疾病患者带来新的希望。
研究人员在开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，通过1H NMR 技术对样本交联前后的化学性质进行分析，以此验证咖啡酸在 PP 上的接枝情况。同时，对交联 PP 的胶原基质稳定性、机械性能、细胞相容性、血液相容性、免疫反应以及抗钙化性能等方面进行了全面的检测评估，从而深入探究儿茶酚交联策略对 PP 性能的影响。
样本表征
研究人员基于儿茶酚的反应性和生物活性，设计了儿茶酚交联策略来制备非戊二醛 BHVs。他们先后用咖啡酸和多巴胺对 PP 进行修饰以引入儿茶酚，再通过儿茶酚的耦合反应得到儿茶酚交联的 BHVs（CA - PP 和 CAD - PP）。利用1H NMR 技术对样本交联前后化学性质的研究，成功验证了咖啡酸在 PP 上的接枝，为后续研究奠定了基础。
性能研究
- 稳定性与机械性能：研究发现，稳定的儿茶酚交联显著增强了心包胶原基质的稳定性，且儿茶酚交联的 PP 在机械性能上与 GLUT - PP 相当，这表明儿茶酚交联策略在保证瓣膜结构稳定方面具有可行性。
- 抗血栓性能：儿茶酚的羟基增强了材料的亲水性，使得儿茶酚交联的 PP 在体外和体内实验中都展现出良好的抗血栓形成能力，有效减少了血液成分的黏附和血栓的形成，降低了瓣膜血栓形成的风险。
- 内皮化性能：儿茶酚能够增强内皮一氧化氮合酶（eNOS）的活性，促进内皮细胞的黏附和生长，有利于瓣膜的内皮化，进一步提升了瓣膜的生物相容性。
- 抗钙化性能：实验结果表明，儿茶酚交联的 PP 在抗钙化性能方面表现优异，相比 GLUT - PP，其钙化程度明显降低，有助于延长瓣膜的使用寿命。
- 免疫调节性能：儿茶酚具有抗炎特性，能够调节局部免疫反应，减少炎症细胞的募集，显著改善了异物反应，降低了免疫反应对瓣膜的不良影响。
研究结论与讨论
这项研究成功开发了一种无戊二醛的 BHVs 交联策略，通过儿茶酚的氧化耦合制备出非戊二醛交联的 BHVs。该交联策略不仅增强了心包胶原基质的稳定性，还赋予了瓣膜良好的抗血栓、内皮化、抗钙化和免疫调节性能。这一系列优异的性能使得儿茶酚交联的 PP 成为替代 GLUT - PP 的有力候选材料，为生物心脏瓣膜的发展提供了新的思路和方向。
然而，目前基于 CAD - PP 的 BHVs 在迈向临床应用的道路上仍面临挑战。例如，CAD - PP 在体内的免疫调节特性还需要更全面的实验验证；作为与血液接触的植入式医疗器械，需要使用人体血液成分对其血液相容性进行严格评估；CAD - PP 基 BHV 原型的血流动力学性能也有待进一步研究。尽管如此，这项研究成果无疑为未来生物心脏瓣膜的改进和优化奠定了坚实的基础，有望在不久的将来为心脏瓣膜疾病患者带来更安全、更有效的治疗选择。
