一种通过多尺度全纤维支架实现原位心脏瓣膜再生的机械免疫学联合策略

体内组织工程心脏瓣膜通过多尺度纤维 scaffold 创新构建，整合电纺-织造-热压成型技术，解决传统瓣膜血液相容性差和再生能力不足问题。实验证实该 scaffold 在1D/2D尺度具备优异界面稳定性、抗收缩性和弹性恢复力，3D瓣膜达到国际标准血流动力学性能且在增厚过程中保持功能稳定。生物评估显示有效抑制纤维化（α-SMA）并促进M2巨噬细胞极化实现的抗炎重塑。该机械-免疫协同策略为心脏瓣膜再生提供新方案。

　　

摘要

原位组织工程心脏瓣膜（TEHVs）在解决传统替代品的关键局限性方面具有巨大潜力：机械瓣膜的血液相容性不佳，生物假体瓣膜的耐用性较差，同时它们本身无法支持组织的生长和再生。然而，目前的研究主要使用单一尺度的纤维基支架，重点关注短期效果，面临长期机械不稳定性和病理重塑的挑战。在此，我们提出了一种创新的机械-免疫学策略，通过逐步结合静电纺丝、编织和热成型工艺，构建一种多尺度的全纤维TEHV支架，该支架从载药聚合物纳米纤维延伸到集成的“一维纱线-二维织物-三维瓣膜”结构。机械测试表明，这种分层互锁的架构在一维/二维尺度上表现出优异的界面稳定性、抗收缩能力、弯曲柔顺性和抗皱性能。所得到的三维瓣膜符合ISO 5840标准的心血动力性能要求，并且在瓣膜叶片逐渐增厚的过程中仍保持功能稳定性。体外/体内的生物学评估进一步验证了其生物安全性和多种功能：抵抗纤维化囊的形成、抑制α-SMA主导的病理纤维化以及通过M2巨噬细胞极化驱动的抗炎重塑。总体而言，这种机械-免疫学结合策略为临床前TEHV开发中维持功能稳态提供了潜在途径。

图形摘要

原位组织工程心脏瓣膜（TEHVs）在解决传统替代品的关键局限性方面具有巨大潜力：机械瓣膜的血液相容性不佳，生物假体瓣膜的耐用性较差，同时它们本身无法支持组织的生长和再生。然而，目前的研究主要使用单一尺度的纤维基支架，重点关注短期效果，面临长期机械不稳定性和病理重塑的挑战。在此，我们提出了一种创新的机械-免疫学策略，通过逐步结合静电纺丝、编织和热成型工艺，构建一种多尺度的全纤维TEHV支架，该支架从载药聚合物纳米纤维延伸到集成的“一维纱线-二维织物-三维瓣膜”结构。机械测试表明，这种分层互锁的架构在一维/二维尺度上表现出优异的界面稳定性、抗收缩能力、弯曲柔顺性和抗皱性能。所得到的三维瓣膜符合ISO 5840标准的心血动力性能要求，并且在瓣膜叶片逐渐增厚的过程中仍保持功能稳定性。体外/体内的生物学评估进一步验证了其生物安全性和多种功能：抵抗纤维化囊的形成、抑制α-SMA主导的病理纤维化以及通过M2巨噬细胞极化驱动的抗炎重塑。总体而言，这种机械-免疫学结合策略为临床前TEHV开发中维持功能稳态提供了潜在途径。

图形摘要