基于镁离子序贯释放的机械强韧神经保护支架用于缺血性脑卒中治疗

本研究针对急性缺血性脑卒中(AIS)患者血管内取栓术后支架植入导致的缺血再灌注损伤问题，开发了一种通过3D打印技术将神经保护性MgSO4颗粒整合到PLCL(聚乳酸-己内酯共聚物)基材中的新型Mg2+洗脱支架。研究创新性地提出MgSO4颗粒/Mg2+离子联合机械增强机制，通过体外氧糖剥夺/复氧(OGD/R)神经元模型和短暂性大脑中动脉闭塞(tMCAO)大鼠模型验证了支架的神经保护效果。该研究首次开发出可降解神经保护性脑支架，为缓解脑缺血再灌注损伤提供了有效策略。

　　

脑血管疾病一直是威胁人类健康的重大挑战，其中急性缺血性脑卒中(AIS)因其高发病率和高致残率备受关注。尽管血管内取栓术能有效开通闭塞血管，但术后支架植入常伴随令人头疼的缺血再灌注损伤问题，这就像打开了潘多拉魔盒——虽然恢复了血流，却引发了连锁的病理反应。更棘手的是，现有支架材料往往只关注血管组织相容性，对神经保护功能几乎束手无策。面对这一临床困境，来自北京大学和首都医科大学的研究团队独辟蹊径，将目光投向了具有神经保护作用的镁离子(Mg²⁺)，通过创新性的材料设计，开发出全球首款兼具机械强度和时序性神经保护功能的可降解支架，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究团队采用3D打印技术将MgSO₄颗粒整合到PLCL基材中构建复合支架，通过体外降解实验建立Mg²⁺释放动力学模型，结合有限元分析模拟支架力学行为。采用氧糖剥夺/复氧(OGD/R)神经元模型和tMCAO大鼠模型进行神经保护效果评估，并通过激光散斑成像(LSCI)等技术监测脑血流变化。临床前研究使用新西兰兔颈总动脉(CCA)模型验证支架安全性。

支架材料表征与降解行为

扫描电镜(SEM)显示当MgSO₄含量低于10wt.%时，颗粒均匀分布在PLCL基质中。接触角测试表明随着MgSO₄含量增加，材料亲水性显著提升。降解实验揭示Mg²⁺释放呈现三阶段特征："爆发"阶段(0-1天)表面MgSO₄快速溶解；"快速"阶段(1-7天)水分渗透导致内部MgSO₄持续释放；"稳定"阶段(7天后)PLCL开始水解。这种释放动力学与AIS治疗时间窗高度吻合。

力学性能与增强机制

PLCL5MS支架的径向强度达到1.36±0.159N/mm，是纯PLCL支架的2.5倍。研究发现Mg²⁺能与PLCL降解产物形成配位键，这种MgSO₄颗粒/Mg²⁺离子双重增强机制有效维持了支架在降解过程中的机械完整性。特别值得注意的是，纯PLCL支架在降解14天后出现脆性断裂，而复合支架始终保持良好塑性。

神经保护效果验证

体外实验显示PLCL10MS提取物能显著降低OGD/R损伤神经元的Ca²⁺内流和ROS水平，细胞凋亡率降低约40%。在tMCAO大鼠模型中，PLCL10MS组梗死体积减少最显著，尼氏小体数量接近正常水平。行为学测试显示植入PLCL10MS的大鼠在转棒测试和粘附移除测试中表现最佳，神经功能恢复明显优于对照组。激光散斑成像显示PLCL10MS组在再灌注第7天脑血流(CBF)恢复最佳。

临床转化潜力

兔CCA模型显示PLCL10MS支架植入7天后即开始内皮化，1个月时完全被新生内膜覆盖。镁浓度检测证实支架能持续释放Mg²⁺，且未引起明显炎症反应。与传统静脉补镁相比，局部释放的Mg²⁺能更高效地靶向缺血区域，神经保护效果提升约30%。

这项研究开创性地将可降解支架技术与神经保护策略相结合，解决了脑血管介入领域长期存在的"保血管"与"护神经"难以兼顾的难题。提出的时序性Mg²⁺释放设计精准匹配了AIS病理进程：急性期抑制Ca²⁺超载和兴奋性毒性，亚急性期减轻炎症反应并促进血脑屏障修复。特别值得关注的是，该支架采用成本效益高的3D打印工艺，其制造灵活性为个性化医疗提供了可能。从临床角度看，这种"治疗性支架"概念或将改变现有AIS治疗范式，为血管内治疗与神经保护的综合干预开辟新途径。未来研究可进一步优化MgSO₄负载量，并在大型动物模型中验证长期安全性和有效性。