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为解决合成血管替代品用于小口径动脉置换疗效待提升的问题，研究人员开展了构建仿生双层血管移植物的研究。他们发现该移植物能促进内皮化、维持体内通畅，这为临床血管移植提供了有前景的生物材料。
血管替代疗法是全球血管外科中用于治疗因动脉粥样硬化疾病、感染和严重创伤导致受损动脉的常用手段。仅在美国，每年就有数十万名患者因血管疾病需要进行动脉置换或搭桥手术。尽管工程化动脉替代品有大量临床需求，但人工血管的广泛应用却面临诸多严峻挑战，包括免疫排斥、血栓形成、生物力学性能不足以及供应有限等问题。开发具有生物相容性、可用于临床转化的人工血管的一个基本策略，是增强内皮细胞（EC）的留存，并最终在其表面构建内皮层。
在天然脉管系统中，内皮细胞在血管内皮内呈现细长、排列整齐的形态。有研究假设，引入模仿这种自然排列的纳米级或微米级图案化拓扑结构，可能会增强内皮细胞的黏附和功能。电液动力学喷射 3D 打印（e-jetting）是一种源自静电纺丝的先进技术，它能够实现精确的逐层纤维沉积，并可进行定制化设计。研究表明，e-jetting 制备的支架在支持细胞附着、增殖和细胞外基质（ECM）形成方面具有潜力。此外，通过 e-jetting 和静电纺丝相结合设计的血管移植物，能够模拟天然血管的结构和功能。在本研究中，采用 3D 打印和静电纺丝技术构建了双层工程化血管移植物，该移植物能够模拟天然血管的结构和功能。聚己内酯（PCL）纳米纤维被制成外层支撑层，而具有单向有序微纤维图案的功能化内层，则用于支持内皮细胞的排列和发育。
修饰表面上存在的细胞结合配体和生物分子，能够促进内皮细胞的黏附、迁移和增殖。细胞外基质除了提供结构支持外，还具有通过生化和机械信号调节细胞通讯的能力，进而引导细胞命运和组织再生。这些作用是由特定的基质黏附受体介导的，这些受体激活信号通路，最终重塑细胞骨架并影响细胞形态。脂肪细胞以其强大的内分泌和细胞因子功能而闻名，在调节组织和器官功能方面发挥着重要作用。值得注意的是，脂肪细胞有助于细胞外基质重塑，并与脉管系统协同发育。尽管这些发现表明脂肪细胞与血管再生之间可能存在潜在联系，但其潜在机制仍有待研究。本研究选择了广泛用于前脂肪细胞功能体外研究的 3T3-L1 前脂肪细胞系，来获取细胞外基质，用于修饰血管移植物的内层。这种方法旨在阐明脂肪细胞细胞外基质在血管生成过程中调节细胞行为的机制，有望推动血管再生策略的发展。
整合素是细胞黏附的主要跨膜受体，被认为是细胞外基质与细胞骨架的连接物和信号转导分子，介导细胞与其微环境之间的通讯。α5整合素链（ITGA5）与 β1整合素亚基（ITGB1）形成异二聚体，并在与纤连蛋白结合时促进信号转导。此外，在某些情况下，ITGA5 还可以与细胞外基质蛋白如腱生蛋白 - C 和骨桥蛋白相互作用。内皮细胞的生长始于细胞外基质重塑，并在血管发生和血管生成过程中通过细胞间通讯不断进展，最终形成多细胞的脉管系统。然而，脂肪细胞细胞外基质如何通过 α5β1整合素信号影响内皮细胞形态和黏附的机制尚不清楚。因此，本研究对脂肪细胞细胞外基质与通过 α5β1整合素信号介导的内皮细胞黏附之间的关系进行了研究。
在本研究中，通过结合 3D 打印和静电纺丝的两步制造工艺，开发出了具有仿生异质特性和细胞外基质修饰微环境的双层血管移植物（CVG）。该移植物由外层支撑层和用 3T3-L1 来源的细胞外基质（CDM）微环境功能化的内层组成。通过体外和体内研究评估了 CVG 的再生潜力。体外评估旨在评价 CDM 增强内皮细胞黏附、增殖和诱导排列形态的能力。同时进行了初步研究，以揭示相关整合素信号通路的分子机制。此外，还使用腹主动脉置换模型评估了 CVG 的临床转化潜力。体外研究结果能够证明 3T3-L1 来源的细胞外基质对影响内皮细胞黏附、促进内皮层形成的生物学效应。值得注意的是，腹主动脉移植模型证实了 CDM 修饰的双层移植物在 12 周内维持长期通畅和促进体内重塑的潜力。
材料：聚己内酯（PCL）颗粒购自美国密苏里州圣路易斯市的 Sigma 公司。N，N - 二甲基甲酰胺（DMF）购自中国上海的国药集团化学试剂有限公司。小鼠抗纽蛋白（Vinculin）、兔抗纤连蛋白（Fibronectin）、小鼠抗 I 型胶原（collagen I）、小鼠抗 CD68、兔抗 CD163 和小鼠抗 CD31 抗体购自中国武汉的武汉 Proteintech 生物技术公司。兔抗踝蛋白（Talin）抗体购自中国武汉的武汉华美生物工程公司。Alexa
双层血管移植物的制备：模仿内膜结构制备血管移植物，方法参照先前描述。血管移植物厚度约为 150μm，内径约 1.2mm，与大鼠腹主动脉壁厚度相似。双层血管移植物的内层呈现单向有序微纤维，而外膜的纳米级纤维框架也清晰可见。
PCL 内层支架的 3T3-L1 特异性 ECM 修饰：细胞外基质……
讨论：在本研究中，通过 3D 打印和静电纺丝技术构建了双层血管移植物，以模拟天然血管的结构和功能。内层（CDM）具有源自 3T3-L1 细胞的细胞外基质微环境特征，更有利于人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的黏附而非增殖，这为在血管移植物内表面构建防止血栓形成的结构提供了一种有前景的方法。在机械性能方面，长期再生效果……
结论：在本研究中，成功利用 3D 打印和静电纺丝技术构建了双层工程化血管移植物，其外层为聚己内酯（PCL）纳米纤维支撑层，内层为 3T3-L1 细胞外基质微环境。这种仿生内层在血管再生过程中调节内皮细胞黏附并促进内皮化。多层仿生支架不仅增强了生物力学性能，还为相关研究提供了更多生物学见解。3T3-L1 来源的……
CRediT 作者贡献声明：王建：撰写初稿、形式分析、概念构思。苗苗?徐：资源、数据整理。刘慧：方法学、调查研究。王丹玲：资源。张恒源：软件。徐子龙：软件。石秀媛：撰写 - 评审与编辑。刘小：撰写 - 评审与编辑。谭智凯：撰写 - 评审与编辑、监督、方法学。
