改變工藝可增強小直徑絲素蛋白血管移植物的功效

DOI：10.1038/s41598-019-53972-y

當前的合成血管移植物不適合用于小直徑應用。絲素蛋白是一種很有前途的天然接枝材料，可能是一種有效的選擇。在這項研究中，作者比較了使用水或六氟異丙基異丙醇（HFIP）作為溶劑的兩種不同工藝的靜電紡絲接枝。這導致了明顯不同的楊氏模量、極限抗拉強度和破裂壓力，與水紡相比，觀察到的HFIP紡絲纖維更厚、剛度和強度更高。在大鼠腹主動脈移植模型中的評估顯示，與水紡相比，HFIP紡絲移植物的內皮化明顯更快。HFIP移植物中的新內膜增生也提前顯著穩定，與較早的SMC表型從合成型轉變為收縮型相關，從而增加了細胞外基質蛋白的密度。巨噬細胞反應的初步檢查表明，HFIP紡絲導管可在早期促進抗消炎性M2表型，同時降低了與水紡移植物相關的促炎性M1表型。這些觀察證明了制造過程和物理移植物性質在確定生理反應中的重要作用。我們的研究是首次在長期嚙齒動物模型中全面研究絲織物的這些差異。

圖1.電紡絲制移植物的形態特征。（A）電紡絲制移植物的掃描電子顯微鏡。最上面一排：電紡絲綢橫截面圖。比例尺=200μm，插圖比例尺=50μm。最下面一行：管腔表面。比例尺=10μm。（B）平均纖維厚度的量化，數據表示為平均值±掃描電鏡，從6個視野來看n=250 根纖維。（C）絲制移植物的橫截面顯示多孔性，黑色表示纖維束之間的空間。（D）孔隙度的量化表示為零空間的百分比，數據表示為平均值±掃描電鏡，n=3。（E）內皮細胞接種的支架持續 9天的H&E染色橫截面的代表性圖像。黑色箭頭表示細胞核，比例尺=50μm。（F）細胞注入絲褶的定量表示為從褶表面到細胞核的深度，數據表示為平均值±掃描電鏡，n=3。

圖2.電紡絲制移植物的力學性能。（A）楊氏模量,（B）極限抗拉強度,（C）失效前的最大爆破壓力,（D）縫合保留強度表示失效前的最大力量。數據用平均值±掃描電鏡表示，并通過t檢驗進行分析，n=6-9。WS組的數據來自先前的研究。

圖3.電紡HS絲制移植物的宏觀表征。（A）植入和外植時間點的HS絲制移植物,（B）外植移植物管腔表面的掃描電鏡觀察。比例尺=1mm，插圖比例尺=50μm。

圖4.絲綢血管移植物的內皮化。數據表示為平均值±掃描電鏡，n=4動物/時間點。藍色實線代表所呈現的條的平均值（HFIP紡絲），并與紅色虛線進行比較，紅色虛線代表水紡成膜物的平均值（條未顯示）。使用 ?ídák多重比較檢驗，通過雙向方差分析對這些平均值進行統計學分析比較，* p <0.05，** p <0.01，*** p <0.001。P→D代表從近端到遠端的移植物部分。（A）vWF覆蓋范圍的定量表示為總管腔周長的百分比。（B）CD34覆蓋率的定量表示為總腔周長的百分比。（C）HS絲綢血管移植物中段的橫截面代表性圖像，白色虛線表示移植物壁。第一行：vWF染成紅色，核染成藍色。下排：CD34染成紅色，細胞核染成藍色。比例尺=200μm。WS組的數據來自先前的研究。

圖5.新內膜增生發展的特征。數據表示為平均值±掃描電鏡，n=4動物/時間點。 （A）新內膜面積的量化，表示為管腔移植壁限定的總管腔面積的百分比。藍色實線代表所呈現的條的平均值（HFIP紡絲），并與紅色虛線進行比較，紅色虛線代表水紡成膜物的平均值（條未顯示）。使用 ?ídák多重比較檢驗，通過雙向方差分析對這些平均值進行統計學分析比較，* p <0.05，** p <0.01，*** p <0.001。 （B）SMactin染色和PCNA染色的定量表示為新內膜區域總染色的百分比。（C）HS絲綢血管移植物近端橫截面的代表性圖像，黑色或白色虛線表示移植物壁。第一行：蘇木精和曙紅染色。中排：SMactin染成綠色，細胞核染成藍色。下排：PCNA染成紅色，核染成藍色。比例尺=200μm。WS組的數據來自先前的研究。

圖6.新內膜中的細胞外基質沉積。數據表示為平均值±電鏡掃描，n=4動物/時間點。藍色實線代表所呈現的條的平均值（HFIP紡絲），并與紅色虛線進行比較，紅色虛線代表水紡成膜物的平均值（條未顯示）。使用 ?ídák多重比較檢驗，通過雙向方差分析對這些平均值進行統計學分析比較，* p <0.05，** p <0.01，*** p <0.001。P→D代表從近端到遠端的移植物部分。（A）新內膜中總膠原的定量表示為新內膜面積的百分比。（B）新內膜中彈性蛋白的定量表示為新內膜面積的百分比。（C）HS絲制血管移植物近端橫截面的代表性圖像，黑色虛線表示移植物壁。第一排：米利根氏三色，膠原蛋白染成綠色。下排：地衣紅，彈性蛋白染成深棕色。比例尺=200μm。WS組的數據來自先前的研究。

圖7.巨噬細胞對電紡絲制移植物的反應。數據表示為平均值±掃描電鏡，n=4動物/時間點。使用 ?ídák多重比較檢驗，通過雙向方差分析對這些平均值進行統計學分析比較，* p <0.05，** p <0.01，*** p <0.001。（A）M2極化的定量表示為CD206：CD68的比率。（B）M1極化的定量表示為MHC II類：CD68的比率。 （C）HS絲制血管移植物近端橫截面的代表性圖像，白色虛線表示移植物壁。上兩行：CD206染成橙色，CD68染成綠色，核染成藍色。下兩行：MHCII類染成紫色，CD68染成綠色，核染成藍色。比例尺= 200μm。