研究背景:机械瓣是人工心脏瓣膜中使用最广泛的一种,具备长期耐久性的特点,但是其血流动力学性能和抗凝血性能相对于生物瓣膜较差,容易引起血栓,需终身服用抗凝药物。因此提高机械瓣的抗凝血性能具有重要意义。研究方法:在本研究中,我们采用激光蚀刻技术在机械瓣热解碳材料表面构建优化参数的沟槽图案,并通过体外模拟循环系统评估了 23 mm和29 mm两种型号的图案化前后机械瓣的流体力学特性。为了研究机械瓣表面图案化对其抗凝血性能的影响,在绵羊主动脉瓣位置植入图案化双叶机械瓣,以国产双叶机械瓣作为对照组,分别于术前、术后7天、术后1、3、6个月进行超声和血液学检查。观察了其安全性和抗凝血性能。研究结果:机械瓣图案化前后的流体力学指标均符合一般规律:同一型号下,随着模拟心输出量不断增加,瓣膜的平均跨瓣压差、有效开口面积也随之增大,返流百分比随之减小。另外与图案化前的机械瓣相比,图案化的构造可以改变流经瓣叶表面的流场。大动物体内植入实验表明,实验动物均成功存活到6个月的取材节点,血液学和超声报告显示图案化机械瓣对羊身体健康无显著影响。并且结果显示在机械瓣表面构建横纹沟槽图案可以有效减少附着物的形成,从而降低了机械瓣血栓的风险。结论:综合以上实验结果,我们认为机械瓣表面图案化处理是一种有望提高机械瓣抗凝血性能的有效方法。在临床应用中,通过采用表面图案化处理技术可以避免机械瓣植入后出现凝血并发症,为机械瓣的临床应用提供了新的思路和方法。研究背景及目的:瓣膜性心脏病是全球发病率和死亡率的主要原因之一,瓣膜置换手术是一种有效治疗手段。目前两种常用的人工心脏瓣膜类型分为机械瓣膜和生物瓣膜,两者的选择仍处于两难境地。机械瓣的主要优点是具有长期耐久性,但需要终身抗凝治疗来防止血栓形成的风险。生物瓣膜具有优异的生物相容性和血流动力学性能,血栓形成少,不需要终身抗凝,但生物材料易退化导致其耐用性降低。钙化是生物材料退化的主要原因,由多种因素引起,包括细胞磷脂和交联剂戊二醛的游离醛基。虽然目前很多研究提供了不同的抗钙化方法,但大多数方法针对的钙化靶点单一,并且处理的组织仍在戊二醛中保存,使组织再次暴露于易引发钙化的环境中,尚未达到临床应用的理想目标。本研究根据现有钙化发生机理,从多个维度清除钙化发生因素和干法保存技术出发,筛选抗钙化效果最优的组合处理方法。研究方法:通过等低渗溶液处理破坏生物材料牛心包的细胞膜,分别加入表面活性剂Triton X-100、脱氧胆酸钠(SD)、十二烷基硫酸钠(SDS)进一步脱细胞处理,去除生物材料的异种抗原,用饱和亚硫酸氢钠(SBS)和乙醇胺氰基硼氢化钠混合加帽剂溶液(EA/SBCN)分别对牛心包进行未结合醛基的中和,最后将经过抗钙化处理的生物材料以不同浓度的甘油贮存,总共分成12种处理组合方式,传统戊二醛固定作为对照组。对牛心包进行单轴拉伸试验评估材料生物力学性能;建立大鼠皮下植入模型,分别于术后21天和60天取出植入的试片,通过电感耦合等离子体测定钙离子含量;通过组织病理学HE染色评价牛心包细胞和基质纤维形态。研究结果:与戊二醛组相比,大鼠皮下植入21天、60天实验结果显示,12组抗钙化方法均能显著降低组织钙化水平。其中Triton X-100脱细胞组中,EA/SBCN中和醛基和75%甘油保存的抗钙化效果最低;SD脱细胞组中,SBS中和醛基和100%甘油保存的抗钙化效果最低;SDS脱细胞组中,EA/SBCN中和醛基和75%甘油保存的抗钙化效果最低。单轴拉伸试验结果显示,实验组的抗拉强度和断裂伸长率略有降低,但不会对组织的生物力学性能产生显著损害。HE染色结果显示,戊二醛处理的组织中含有大量的细胞核,经过Triton X-100Genetic alteration脱细胞处理后,组织中的大部分细胞核消失,SD和SDS脱细胞后组织中未见细胞核残留。研究结论:本研究提出了一种新的抗钙化处理方法,通过减少磷脂、中和残留的醛基、甘油储存三大方面来www.selleck.cn/products/azd6738实现。最终,筛选出了三种抗钙化良好的组合处理工艺,分别为:0.5%Triton X-100+EA/SBCN+75%甘油、1%脱氧胆酸钠+SBS+甘油、1%SDS+EA/SBCN+75%甘油。这些处理方法有望提高组织的耐久性,在临床应用中发挥重要作用。此外,这些处理方法还为相关领域的进一步研究提供了新的思路和方法,具有广泛的意义和应用前景。研究目的基于以上研究结果,通过减少磷脂、中和醛基和甘油储存组合的抗钙化处理方法有望提高牛心包的临床耐久性,延长生物瓣膜使用寿命,但是,前期研究中仅考察了抗钙化性能、机械性能和处理后组织的基质结构,未能进一步对此方法的理化表征性能和生物相容性进行探讨。因此,本部分研究对上述选定的三种抗钙化效果良好的方法进行更全面的研究,为临床试验提供符合安全性要求的生物材料。研究方法1、将新鲜的牛心包分别经过Glut固定、TX-DNG、SD-DNG、SDS-DNG处理,得到不同组别的实验材料,通过含水量测定和傅里叶红外光谱检测评估其理化表征性能2、使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察组织内纤维和细胞结构。3、通过体外评价分析不同组别处理的牛心包的生物相容性,包括细胞相容性和血液相容性,其中细胞相容性通过细胞毒性实验进行评估;血液相容性则包括凝血四项检测、体外动态凝血分析血栓形成方面、体外溶血性评价、血小板黏附分析血小板方面、免疫学检测。4、大鼠皮INCB018424供应商下植入21 d和60 d,通过组织病理学Von Kossa染色和钙含量检测,从定性和定量两个方面分析组织钙化水平。通过HE染色评估试片植入大鼠皮下后的炎症反应5、对不同组别的生物瓣膜进行体外脉动流测试,对比分析血流动力学参数指标。6、为了更全面地评估其生物相容性,将各组牛心包缝合成生物人工心脏瓣膜,通过二尖瓣置换术植入绵羊体内进行体内评价,检测血液学情况和超声心动图评估其临床安全性和实用性。研究结果1、SD-DNG处理后的含水量与对照组相比显著下降,并且烘干至干重后外观保持平整,TX-DNG和SDS-DNG组的含水量和Glut组无统计学差异。傅里叶红外光谱显示实验组均保持了胶原纤维的5个特征吸收峰。2、电镜结果显示,与Glut组相比,TX-DNG、SD-DNG和SDS-DNG组去除了组织中大量的细胞结构和可溶性蛋白成分,TX-DNG、SD-DNG组纤维结构排列紧凑、方向一致,SDS-DNG组的纤维结构成分出现一定程度的紊乱。SD-DNG组的纤维距离更紧密。3、细胞毒性结果显示,随着培养时间的延长,Glut组细胞大量死亡,SD-DNG组保持了相对较高的细胞增值率,TX-DNG、SDS-DNG组的细胞生长状况有所变差。血液相容性结果显示,抗钙化处理组不会影响材料的凝血功能,溶血率均小于5%,符合国际标准。不会激活血液的血小板和免疫反应。4、植入21 d和60d的牛心包片,HE染色结果显示,实验组组织中未见明显的炎症反应,Von Kossa染色结果和钙含量测定结果一致,TX-DNG、SD-DNG和SDS-DNG组显著降低钙化。5、体外脉动流测试结果显示,所有测试瓣膜均达到ISO 5840国际标准,与Glut组相比,TX-DNG、SD-DNG组的有效开口面积增大,返流百分比减小,平均跨瓣压差减小;SDS-DNG组的有效开口面积和平均跨瓣压差与Glut组无差异、返流百分比减小。6、TX-DNG、SD-DNG和SDS-DNG组瓣膜在绵羊体内三个月后血液学和超声指标在正常生理范围内。结论本实验对抗钙化处理后牛心包的理化和生物性能进行了全面评价。结果表明,改性处理不会破坏牛心包胶原的三股螺旋结构特征,同时具有优异的抗钙化性能。体外实验证实了各组良好的血液相容性。相比于TX-DNG和SDS-DNG组,SD-DNG组的纤维结构交联更加致密,细胞相容性更加优异。体外脉动流测试显示,抗钙化处理后的生物瓣膜符合ISO 5840国际标准,与Glut组相比流体力学结果优异。体内实验大动物二尖瓣置换模型中,抗钙化处理后的生物瓣膜表现出良好的安全性和实用性,具有更大的临床应用价值。