CD31仿生涂层助力血流导向装置：促进内皮化、抑制炎症与血栓形成
CD31仿生涂层助力血流导向装置：促进内皮化、抑制炎症与血栓形成
血流导向装置（FDs）在治疗动脉瘤时存在金属材料异质性引发的不良反应问题。最新研究发现，CD31仿生涂层能够有效改善这一状况，促进内皮化进程，减少炎症和血栓形成风险。本文详细介绍了相关研究的背景、方法和结果。
研究背景
血流导向装置（FDs）在动脉瘤闭塞进程中，由于金属材料的异质性，容易在体内血管引发不良反应，导致动脉瘤颈内皮化进程受阻，颅内动脉瘤的愈合变得异常艰难。术后动脉瘤闭塞若失败，围手术期并发症发生率与死亡率可达 7.1%，这可能是由于动脉瘤内血栓具备蛋白分解活性、动脉瘤血流持续存在，以及金属支架本身固有炎症反应等因素所致。而且，鉴于栓塞并发症风险，在植入血流导向装置前需实施双重抗血小板治疗，这无疑又增添了出血并发症的风险。在实际运用血流导向装置时，因抗血小板药物使用失当，可能引发危及生命的缺血性或出血性并发症，进而限制了其应用范围与适应症。CD31 属于一种仅在血小板、白细胞和内皮细胞上特异性表达的跨膜糖蛋白类受体，其在维系内皮功能与血管内稳态方面发挥着重要作用。故而，CD31 仿生多肽有望成为促进血流导向装置覆盖区域动脉壁新生、防范支架诱发炎症与血栓形成的理想选材。本研究旨在深入探究 CD31 仿生涂层的血流导向装置对置入处血管内皮化所具有的潜在益处。
研究方法
首先，于体外环境中对血液成分以及内皮细胞在与 CD31 仿生涂层金属盘接触后的反应展开评估。接着，为深入剖析体内真实血流导向装置覆盖部位的内皮化状况与新动脉壁的构建情形，我们把 CD31 涂层血流导向装置植入兔动脉瘤模型之中，该模型在病理组织学、形态学、生物学以及血液动力学方面均与人体具有相似性。镍钛合金血流导向装置（Silk Vista Baby）与对照金属盘分别进行 CD31 仿生肽和聚多巴胺涂层的浸染处理，运用平板法针对血管内皮细胞以及血液中各类成分与异物接触后的体外反应予以评价。在兔动脉瘤模型实验里，针对 CD31 仿生涂层（n = 6）、聚多巴胺涂层（n = 6）以及无涂层血流导向装置（裸露，n = 5）在植入 4 周后动脉壁所产生的反应展开比较，并在 12 周时对其长期安全性实施评估，具体采用组织化学、免疫荧光以及多光子分析等技术手段。
研究结果
体外实验结果显示，在 CD31 仿生涂层金属盘表面，红细胞与血小板的数量相较于聚多巴胺涂层和裸露镍钛合金盘对照组显著减少，甚至近乎难以观测到。在三组实验中，粘附的内皮细胞（EC）密度相近，然而，CD31 仿生涂层表面的 CD31 与 VE - 钙粘附素的密度却明显高于聚多巴胺涂层和裸露表面。
图 1 所呈现的是针对不同涂层材料金属盘开展的生物相容性体外试验荧光显微图内容。具体情况为，将裸露金属支架、经过聚多巴胺（PDA）涂层处理以及带有 CD31 仿生涂层的镍钛合金盘片放置在 37°C 的全血环境中进行孵育，时长设定为 1 小时，之后获取到了具有代表性的荧光显微照片，具体如下：
A 部分：通过不同颜色的荧光来对不同成分进行标识。其中，呈现绿色荧光的代表的是粘附在材料表面的血小板（通过 CD41/CD63 来标记）；显示为红色荧光的则是粘附的红细胞（以糖蛋白 A 作为标记）；而发出蓝色荧光的为白细胞。
B 部分：主要展示了对白细胞、红细胞以及血小板进行定量分析之后所呈现出的结果情况。
图 2 展示的是内皮细胞经过恒温培育 48 小时之后所开展的定量自动分析相关结果内容。具体涉及到对裸露金属、涂抹了聚多巴胺（PDA）涂层以及带有 CD31 仿生涂层的镍钛合金盘进行观察所获取的代表性荧光显微照片，其相关情况如下：在这些荧光显微照片中，通过不同颜色的荧光来对不同物质进行标识区分。其中，呈现绿色荧光的代表的是 CD31；显示为红色荧光的则是 VE - 钙粘附素；而发出蓝色荧光的是 4’，6 - 二氨基 - 2 - 苯基吲哚（DAPI）。照片分为两排展示：第一排为低倍率下所呈现出的图像内容，能够展示整体的大致情况；第二排则是在高放大倍率下所呈现的图像，可更清晰地观察到细节部分。另外，还有 B 部分内容，其展示的是针对 DAPI、VE - 钙粘附素以及 CD31 这几种物质所开展的定量分析结果情况。
在动物实验环节，首先构建不同尺寸规格的动脉瘤模型，随后将不同类型的支架植入其中，并通过血管造影技术进行跟踪随访。在体外实验条件下，相较于裸金属支架以及多巴胺涂层盘块，CD31 仿生涂层展现出独特的性能优势，其对血液中各类成分的粘附性显著降低，与此同时，能够积极促进内皮细胞的粘附以及融合再生过程。尤其值得关注的是，在动脉瘤颈部区域，CD31 仿生涂层血流导向装置表面所形成的新生动脉壁呈现出动脉中层的典型特征，与对照组相比，在连续且完整分化的内皮细胞下方，能够观察到明显增厚的胶原层以及平滑肌细胞。从血管造影结果来看，三组实验对象在动脉瘤完全闭塞率以及支架覆盖部位的动脉通畅率方面均未表现出明显差异。
图 3 呈现的是术后 4 周对闭塞动脉瘤颈的新生动脉壁以及新生内膜进行多种染色处理后，所获取的代表性组织切片定性与定量分析图像内容。
A 部分：
顶部图展示的是胶原蛋白染色情况，其中红色部分表示胶原蛋白，绿色为自发荧光。在三种实验情形下，星号所标注之处为富含细胞外基质（ECM）层的管腔界限，也就是新生动脉壁的内弹力层所在位置。在聚多巴胺（PDA）涂层和 CD31 仿生涂层的情形中，箭头所指方向为动脉管腔内连续的内皮细胞（详见中间图）。
中间图呈现的是卡斯特拉斯染色结果。在裸露金属状态下，橙红色区域显示的是纤维蛋白和红细胞；而在聚多巴胺 PDA 和 CD31 仿生涂层的情况下，动脉壁内侧呈现粉红色的细胞层（如顶部图中箭头所示），这意味着存在连续的内皮细胞。图中蓝色部分显示的是胶原蛋白 / 细胞外基质。
底部图显示在 CD31 仿生涂层的情况下，新生内膜呈现粉红色，这表明其中存在平滑肌细胞。通过免疫荧光检测可以发现，α 平滑肌肌动蛋白（ASMA）分布于平行于动脉壁的纤维之间，并且内皮细胞层与这些平滑肌细胞直接接触，不存在新生内膜。与之相反，在 PDA 样本中，最内侧细胞层呈现粉红色，表明存在大量 ASMA 阴性的间充质细胞，这也意味着形成了较厚的新生内膜。
B 部分：展示的是对三种情况下动脉瘤颈处的新生动脉（顶部）以及新生内膜（底部）厚度进行定量分析的结果。
基于二次谐波信号、胶原纤维定量以及胶原纤维弥散分析所获得的多光子显微图结果表明：在兔主动脉内植入血流导向装置历经 4 周后，CD31 仿生涂层组的细胞外基质（ECM）厚度相较于对照组呈现出显著的增加态势。三组实验中所诱发的动脉瘤大小保持一致（详情见表 1）。裸金属支架组、聚多巴胺组以及 CD31 仿生组的 1 级闭塞率依次为 3 例（占比 60%）、4 例（占比 66%）以及 5 例（占比 82%），而其余动脉瘤均未达到 3 级栓塞程度。值得注意的是，在聚多巴胺组中，有 2 个支架在 4 周时出现了自发闭塞现象。与此同时，所有其他载瘤动脉、椎动脉以及腰动脉均维持通畅状态，未出现狭窄情况。
图 4 为兔主动脉内植入血流导向装置 4 周时的多光子显微图片对比情形。A 图呈现的是裸露金属支架的相关图像状况。B 图展示的是 CD31 仿生涂层支架的图像信息。从图像分析可知，C 图中 CD31 仿生涂层支架和聚多巴胺涂层支架的胶原细胞外基质（ECM）厚度相较于裸金属支架均有所增加，其中 CD31 仿生涂层支架的胶原率处于最高水平。D 图的胶原纤维分散性测量结果显示，与裸金属支架相比，CD31 仿生涂层支架和聚多巴胺涂层支架的纤维分散性在总体上呈现出较低的态势。
表 1. 动物动脉瘤尺寸数据（单位：mm，均值 ± 标准差）及血管造影随访结果
研究结论
CD31 仿生涂层对血管内金属装置的定植起到了积极的促进作用，在此过程中，内皮细胞能够展现出完全正常的生理表型特征，并且能够有效抑制血小板与白细胞的粘附情况。正是基于这些独特的生物学特性，使得动脉瘤颈部位新生动脉壁的内皮化进程得以快速推进并显著改善。所以，CD31 仿生涂层能够有效提升血流导向装置的生物相容性，有力推动动脉瘤的高效愈合。这些研究成果的取得，无疑是其迈向临床应用极为关键的重要一步。