海洋源硫酸化多糖功能化纳米纤维PCL支架增强血管移植物血液相容性和内皮化研究

为解决小口径组织工程血管移植物(sTEVGs)血栓形成和内皮化不足的临床难题，意大利萨萨里大学团队创新性地从海洋生物中提取硫酸化多糖(如Holothuria tubulosa和Sarcotragus spinosulus来源的岩藻糖基化硫酸软骨素)，通过EDC/NHS化学交联技术将其功能化于电纺PCL纳米纤维支架。研究证实该材料具有显著抗凝血(aPTT/PT延长)、抗血小板黏附(LDH降低50%)特性，并促进人微血管内皮细胞(hMVECs)在4天内形成完整单层(VE-cadherin/vWF阳性表达)，为克服现有合成移植物局限性提供了新策略。

　　

心血管疾病是全球死亡的主要原因，而小口径血管(如冠状动脉)病变的治疗仍面临重大挑战。目前临床使用的人工血管仅适用于大中口径血管，小口径血管移植物(sTEVGs)的开发长期受限于血栓形成和内皮化不良两大难题。传统材料如聚己内酯(PCL)虽具有理想的机械性能，但其疏水性导致血小板激活和内皮细胞黏附困难。尽管肝素(Hep)功能化是常用解决方案，但其抗血小板效果有限且存在出血风险。

意大利萨萨里大学(University of Sassari)的Gabriele Obino等研究人员创新性地从地中海海洋生物——海参(Holothuria tubulosa)和海绵(Sarcotragus spinosulus)中提取具有特殊结构的硫酸化多糖，通过核磁共振(NMR)证实其含有岩藻糖基化硫酸软骨素(Fucosylated chondroitin sulfate)特征结构。研究团队采用电纺技术制备随机/定向排列的PCL纳米纤维(直径608-872nm)，通过EDC/NHS化学交联将多糖共价结合到经己二胺(HMDA)胺解处理的支架表面。

关键技术包括：(1)从海洋生物中提取纯化硫酸化多糖并通过¹H/¹³C-NMR解析结构；(2)电纺制备不同取向的PCL纳米纤维支架；(3)EDC/NHS介导的共价功能化及TBO法验证稳定性；(4)通过aPTT/PT凝血实验和LDH-血小板黏附实验评估血液相容性；(5)hMVECs培养结合VE-cadherin/vWF免疫荧光观察内皮化过程。

NMR光谱分析

¹H-NMR显示两种多糖均含N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)和岩藻糖(Fuc)特征峰，其中海参多糖在2.1ppm处信号更强，且具有更复杂的硫酸化模式(C2/C4双硫酸化)，而海绵多糖主要为C4单硫酸化。

支架理化特性

ATR-FTIR在3400cm^-1(-OH/-NH)和1650cm^-1(酰胺键)特征峰证实成功交联。功能化使水接触角从125°降至<10°，TBO检测显示多糖结合量在30天PBS浸泡或12个月干燥储存后保持稳定。

凝血功能

与裸支架相比，功能化支架显著延长aPTT(内源性凝血途径)和PT(外源性途径)时间，其中PCL-海绵多糖组aPTT延长效果仅次于肝素对照组。

血小板黏附

LDH检测显示PCL-海参/海绵多糖组的血小板黏附量降低50%，SEM观察到血小板保持球形非激活状态，而对照组可见明显伪足伸展。

内皮化性能

hMVECs在功能化支架上4天即形成融合单层(VE-cadherin连续表达)，比对照组提前17天。定向纤维引导细胞沿纤维轴向排列，模拟天然血管内皮形态。

该研究首次证实海洋硫酸化多糖共价修饰可同步解决PCL支架的三大缺陷：通过多重硫酸化位点抑制凝血因子和血小板激活；显著提升亲水性促进细胞黏附；复杂糖链结构可能模拟血管基底膜微环境。特别值得注意的是，海参多糖表现出比肝素更优异的抗血小板效果，且不会增加出血风险。这种"蓝色生物经济"策略不仅为sTEVGs开发提供新思路，也为海洋生物活性物质的医疗转化树立了范例。研究团队指出，下一步将开展管状移植物构建和动物实验，以验证其长期通畅性和安全性。该成果发表于《Cell Biomaterials》，为心血管再生医学领域的重要突破。