组织工程异种小直径动脉支架的肝素固定化改善内皮化。

Heparin Immobilization of Tissue Engineered Xenogeneic Small Diameter Arterial Scaffold Improve Endothelialization.

作者信息Kishor Tardalkar, Tejesh Marsale, Nilesh Bhamare, Jeevitaa Kshersagar, Leena Chaudhari, Meghnad G Joshi
PMID35092597
发布时间2022-06
DOI10.1007/s13770-021-00411-7

实验完整度

包含体外脱细胞方法比较、ECM表征、力学测试、抗凝血和血小板实验,以及大鼠皮下和股动脉移植的体内验证,功能验证和机制验证明确。

主要模型

山羊颈动脉脱细胞支架 大鼠皮下植入模型 大鼠股动脉移植模型

重点核对

脱细胞方法2(0.5% SDS和0.5% SDC组合)的细胞去除效率 肝素涂层的固定化效果(甲苯胺蓝染色) 抗凝血活性(PT、APTT、TT) 血小板粘附行为 移植后血管通畅性(彩色多普勒)

摘要

背景:自体血管移植(内径<6毫米)在搭桥手术中采集常具挑战性,且其并发症预后不良。组织工程血管移植物能够在无免疫原性并发症的情况下生成生物移植物。本研究提出的方法是通过在脱细胞动脉移植物(内径<1毫米)的腔表面进行肝素涂层来诱导移植物重塑。方法:使用SDS、0.5%十二烷基硫酸钠和0.5%脱氧胆酸钠的组合以及仅使用脱氧胆酸钠进行移植物脱细胞。通过组织学和DAPI确认脱细胞。使用组织学和扫描电子显微镜分析细胞外基质的表征。脱细胞血管移植物的表面修饰采用肝素涂层。通过甲苯胺蓝染色评估肝素固定化。将肝素涂层的移植物在大鼠股动脉中进行端对端吻合移植。结果:0.5%十二烷基硫酸钠和0.5%脱氧胆酸钠的组合显示出完全去除异种细胞。腔表面的肝素涂层显示出抗血栓形成和内皮化。机械测试显示天然组织、脱细胞支架和移植支架之间的应变特性和模量无显著差异。总的来说,本研究提出了一种肝素固定的ECM涂层用于表面修饰,为开发小直径血管移植物提供功能性生物材料。结论:我们得出结论,具有肝素表面修饰的异种脱细胞动脉支架可以制造并成功移植小直径(内径<1毫米)脱细胞动脉移植物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在探索一种通过肝素表面修饰的脱细胞小直径异种动脉支架,以改善其再内皮化并提高移植通畅率的方法。
核心机制
肝素固定在脱细胞动脉支架腔表面,通过抗凝血活性和抑制血小板粘附,促进内皮细胞附着和内皮化,从而抵抗早期血栓形成。
主要证据
0.5% SDS和0.5% SDC组合实现完全脱细胞并保留ECM结构;肝素涂层后凝血时间延长,血小板粘附减少;大鼠皮下和股动脉移植显示肝素化移植物保持通畅,组织学和免疫组化显示内皮细胞(vWF)和平滑肌细胞(α-SMA)再群体化。
研究意义
该异种小直径血管移植物有望为冠状动脉搭桥手术和/or外周动脉疾病患者及血管并发症提供一种有前景的治疗选择。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

脱细胞方法比较

确定最佳的脱细胞方案以彻底去除细胞并保留ECM结构。

采用四种方法(1% SDS、0.5% SDC+0.5% SDS、1% DMSO+1% SDS、2% DMSO)对山羊动脉进行脱细胞处理,通过组织学、DAPI染色、DNA定量和SEM评估细胞去除和ECM保存情况。

2

脱细胞支架表征

评估脱细胞支架的组织学、形态学和力学特性。

对脱细胞支架进行HE、Masson三色、阿尔辛蓝染色、DAPI染色、SEM和力学测试(包括缝合保留强度)。

3

肝素固定化修饰

在脱细胞支架腔表面固定肝素以改善血液相容性。

将脱细胞支架(方法2)在含EDC、肝素和NHS的MES缓冲液中孵育,然后洗涤、灭菌,并用甲苯胺蓝染色验证肝素固定。

4

体外血液相容性评估

评估肝素化脱细胞支架的抗凝血性、溶血率和血小板粘附性。

测定凝血时间(PT、APTT、TT)、溶血率(与RBC孵育)和血小板粘附(SEM观察)。

5

体内皮下植入生物相容性

评估肝素化脱细胞支架在大鼠皮下的生物相容性和细胞浸润。

将DA和hDA支架皮下植入大鼠14天后取出,进行组织学和SEM分析。

6

大鼠股动脉移植

评估肝素化脱细胞支架在股动脉移植后的通畅性和再内皮化。

将hDA支架植入大鼠股动脉(端对端吻合),术后监测,通过彩色多普勒、组织学、免疫组化评估。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
十二烷基硫酸钠Loba chemicals--
脱氧胆酸钠Loba chemicals--
二甲基亚砜Molychem--
MES缓冲液----
1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺Sigma--
肝素Sigma--
N-羟基琥珀酰亚胺Sigma--
甲苯胺蓝----
阿尔辛蓝SigmaA5268
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Invitrogen--
JEOL JSM-6360扫描电子显微镜JEOL--
拉力计----
混凝土渗透性测试机----
Instron 5565Instron--
Erba Chem-5 Plus半自动分析仪Erba Mannheim--
Abacus血液分析仪Nihon Kohedon--
彩色多普勒超声Philips--
硫喷妥钠注射液NEON173251
氯吡格雷----
阿司匹林----
肝素注射液Caprin--
抗vWF一抗Thermo Fisher ScientificPA5-16634
抗VEGF-A一抗Bioss Antibodiesbs-1665R
抗α-SMA一抗InvitrogenMA1-06110
抗β-actin一抗Santa Cruz Biotechnologysc-47778
抗VCAM-1一抗Santa Cruz Biotechnologysc13160
抗VAP-1一抗Santa Cruz Biotechnologysc-166713
抗CD3一抗Santa Cruz Biotechnologysc-59013
抗CD4一抗Santa Cruz Biotechnologysc-20079
山羊抗小鼠二抗InvitrogenA-11001
驴抗兔二抗InvitrogenA-21206
DAPI荧光染料Life TechnologyD1306

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
脱细胞处理
脱细胞试剂浓度、处理时间、循环次数、摇床转速
阅读提示:Methods: Decellularization process
肝素固定化
EDC、肝素、NHS浓度,孵育温度和时间,洗涤次数和溶液
阅读提示:Methods: Loading of heparin on decellularized vascular scaffold
体外抗凝血和血小板粘附评估
血液来源、抗凝剂、孵育时间、离心参数、检测指标
阅读提示:Methods: Anticoagulant assay, Hemolysis assay, Platelet adhesion test
体内皮下和移植实验
动物品系、体重、分组、样本量、麻醉剂量、手术方式、抗凝给药方案、移植时间、评估时间点
阅读提示:Methods: Biocompatibility study, Study design and animals, Transplantation surgery, Postoperative evaluation
免疫组化/免疫荧光分析
一抗类型、稀释倍数、孵育时间、抗原修复方法、二抗类型
阅读提示:Methods: Immunofluorescence analysis