《npj Cardiovascular Health》：Development and preclinical results of a transcatheter aortic valve implant with novel polymeric leaflets
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为了解决当前经导管主动脉瓣植入（TAVI）系统所用戊二醛固定组织瓣膜存在结构瓣膜退化（SVD）和钙化风险等问题，研究人员设计并评估了一种采用硅氧烷聚氨酯脲（SiPUU）聚合物瓣叶的自膨胀镍钛合金框架TAVI装置。体外测试显示其具备优异的流体力学性能，羊模型植入研究证实了其稳定的血流动力学、良好的生物相容性，且无钙化，为提升TAVI装置的长期耐久性和扩展其适用人群提供了有前景的新方案。
主动脉瓣疾病是一种进展性、危及生命的疾病，传统的治疗方式是外科主动脉瓣置换术（SAVR）。然而，对于高龄和高风险患者，开胸手术的限制性使得治疗选择受限。经导管主动脉瓣植入（TAVI）技术的出现，通过经皮穿刺植入瓣膜，无需体外循环，彻底改变了主动脉瓣疾病的管理格局。尽管TAVI在中高危甚至低危患者中已被证明不劣于甚至优于外科手术，但当前主流的TAVI系统依赖于戊二醛固定的牛或猪心包组织瓣叶。这类生物瓣膜存在一个“阿喀琉斯之踵”：它们容易发生结构瓣膜退化（SVD），出现钙化、撕裂等问题，耐久性有限，尤其在更年轻、活动量更大的患者群体中，这意味着患者未来可能面临再次干预的风险。这一局限性驱动了新一代瓣膜技术的探索——聚合物瓣膜TAVI。这类瓣膜旨在结合合成材料的卓越耐久性、抗疲劳性与生物瓣膜的生理血流动力学和低血栓形成潜能，有望突破现有技术的瓶颈，延长装置寿命，减少再次干预，并将经导管疗法的适用人群扩展至更年轻、更低风险的患者。
在此背景下，一项发表于《npj Cardiovascular Health》的研究，详细介绍了一种具有新型聚合物瓣叶的TAVI装置的开发与临床前结果。该研究旨在验证这种基于硅氧烷聚(氨酯-脲)（Siloxane poly(urethane-urea)， SiPUU， 商品名LifePolymer?）的TAVI装置，在耐久性、流体力学性能和生物相容性方面是否具备走向临床应用的潜力。
研究人员为开展此项研究，综合运用了多项关键技术方法。首先，在装置设计与材料学方面，他们设计了一种“沙漏”形自膨胀镍钛合金支架，其支架体和瓣叶均通过浸涂工艺覆有SiPUU涂层，外部还附有电纺SiPUU密封裙边。其次，进行了系统的体外工程学测试，包括依据ISO 5840-3标准对支架进行2亿次循环的疲劳测试，在脉冲复制器中进行流体动力学测试以评估有效开口面积（EOA）、平均压差和反流分数，并利用粒子图像测速技术进行流动可视化分析，评估血栓形成风险。再者，严格按照ISO 10993系列标准完成了全面的生物相容性测试。最后，研究在大型动物模型中进行了临床前体内评估，样本来源于经过手术预处理（植入瓣环成形环和血管移植物以模拟人类病理条件）的绵羊模型，共9只动物接受了27mm TAVI瓣膜植入，并进行了长达90天的随访，通过系列影像学、血液学和组织病理学检查评估装置的安全性与性能。
研究结果显示，该聚合物TAVI装置在多方面表现优异：
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镍钛合金支架疲劳测试：所有测试支架均成功完成了2亿次循环，无断裂、裂纹萌生或明显变形，证明了其结构耐久性。
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体外流体力学性能：在模拟扩张不全（分别置于21mm和24mm内径的测试夹具中）的条件下，瓣膜的有效开口面积（EOA）分别为1.3–1.5 cm2和1.7–2.1 cm2，反流分数小于6%，符合ISO 5840-3标准，显示了良好的血流动力学性能。
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流动可视化：粒子图像测速分析表明，在圆形瓣环条件下，瓣叶和瓣窦区域无持续的低流速区或流动停滞，洗脱效率高；在非圆形（out-of-round）瓣环中虽出现不对称流型，但未观察到大规模的停滞区，提示其具有较低的血栓形成风险。
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生物相容性：该装置所有组分的提取物均通过了细胞毒性、溶血、遗传毒性、致敏、全身毒性等ISO 10993系列测试，生物安全性评价结果良好。
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绵羊模型的临床前研究：在成功植入的6只动物中，瓣膜在90天随访期内展现出稳定的血流动力学状态。系列超声心动图显示平均跨瓣压差维持在较低水平，且有效开口面积（EOA）在植入初期短暂下降后趋于稳定。血液学检查未发现溶血或全身毒性迹象。最重要的是，在90天终点时的解剖和组织学检查中，聚合物瓣叶未观察到钙化、纤维性血管翳形成或血栓，瓣叶活动正常，外部的电纺裙边显示了良好的组织整合。
研究结论与讨论部分对以上结果进行了总结和展望。本研究成功开发并评估了一种采用SiPUU聚合物瓣叶的新型自膨胀TAVI装置。综合体外测试和90天绵羊模型研究结果表明，该装置具备良好的流体力学性能、出色的生物相容性、稳定的短期功能以及抵抗早期钙化的潜力。其聚合物瓣叶的设计旨在克服传统生物组织瓣膜易发生SVD的缺点。电纺裙边促进了组织整合，有助于减少瓣周漏。覆盖聚合物涂层的支架可能有助于减少湍流和血小板激活。
该研究的成功，为聚合物TAVI技术的发展提供了有力的临床前证据。它表明，合成聚合物瓣膜有潜力结合机械瓣膜的耐久性与生物瓣膜良好的血流动力学特性，从而可能延长TAVI装置的使用寿命，减少患者因瓣膜退化而再次手术的需要，并最终将这种微创治疗技术安全地应用于更年轻的患者群体。当然，作者也指出了本研究的局限性，例如90天的随访期对于评估长期耐久性仍显不足，绵羊模型的解剖生理与人类存在差异，以及早期研究中遇到的操作学习曲线问题。因此，未来的工作将集中于长期的临床前研究、加速耐久性测试以及输送系统的进一步优化，以验证其长期性能并为首次人体临床试验奠定基础。
