《Nature Communications》：Reinforced biotubes as readily available and regenerative vascular grafts
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心血管疾病及血液透析通路需求的增长，使得临床对血管移植物有巨大需求。现有生物惰性合成或脱细胞/冷冻保存动脉移植物存在再生能力差及相关并发症等问题。针对此，研究人员开展了一项结合体内生物工程与脱细胞技术制备聚己内酯骨架增强型生物管（dPB）的研究。该移植物展现出适宜的力学强度、抗扭结性、耐重复穿刺性，并兼容4°C长期储存。其疏松多孔的微观结构和免疫调节生物活性促进了快速再细胞化及促再生M2巨噬细胞极化，共同驱动移植物重塑为类天然动脉组织。在猪冠状动脉旁路移植、犬颈动脉置换及动静脉移植模型中，绵羊来源的dPB显示出高通畅率，且无扩张、钙化及内膜增生。该研究为缺乏自体血管的患者提供了一种易得且促再生的血管移植物，具有广阔应用前景。
想象一下，人体的血管网络如同城市错综复杂的道路系统，一旦“主干道”发生堵塞或损坏，生命补给线便岌岌可危。心血管疾病（Cardiovascular Diseases, CVD）的高发，以及终末期肾病患者对建立可靠血液透析通路（haemodialysis access）的迫切需求，使得临床上对功能性血管移植物的渴求与日俱增。然而，现有的“替代方案”却各有各的“硬伤”。由涤纶、膨体聚四氟乙烯（ePTFE）等材料制成的合成移植物，虽然易于获得，但因其生物惰性（bioinert），难以与人体组织“打成一片”，长期来看易引发感染、血栓、内膜增生（intimal hyperplasia）甚至堵塞。另一类选择是来自人或动物的天然动脉，经过脱细胞（decellularization）或冷冻保存（cryopreservation）处理后，虽然生物相容性更佳，但也面临着来源有限、再生能力（regeneration）不足、可能引发免疫排斥或钙化（calcification）等诸多挑战。血管移植，仿佛陷入了一场“巧妇难为无米之炊”的困境。那么，能否创造出一种既“易得”，又能完美融入人体、甚至能“再生”为新动脉的理想移植物呢？这项发表在《Nature Communications》上的研究，就为我们带来了一个充满希望的解决方案。
为了攻克这一难题，研究人员巧妙地将“体内生物工程”与“体外加工”相结合。他们的核心策略是：首先，利用动物体内的天然环境作为“生物反应器”，植入一个可降解的聚合物骨架，诱导宿主在其周围形成富含细胞和细胞外基质的“生物管”（biotube）。然后，将这个“原坯”取出，进行脱细胞处理，得到结构完整、免疫原性低的支架。本研究所用的关键技术方法主要包括：1) 体内生物工程技术，在绵羊体内植入聚己内酯（Polycaprolactone, PCL）骨架诱导形成生物管；2) 脱细胞技术，制备出聚己内酯骨架增强型脱细胞生物管（decelled polycaprolactone skeleton-reinforced biotube, dPB）；3) 对dPB进行全面的理化表征（如力学测试、微观结构分析）和体外细胞实验评估其生物活性；4) 在猪、犬等大动物身上进行严格的临床前试验，包括冠状动脉旁路移植、颈动脉置换和动静脉造瘘模型，以评估dPB的长期通畅性、安全性和再生能力。
dPB的制备与基本表征
研究人员首先通过在绵羊体内植入聚己内酯（PCL）网状管，利用宿主的异物反应，在其周围诱导形成了富含细胞和胶原的“生物管”。将此复合物取出后进行脱细胞处理，最终得到了dPB。表征结果显示，dPB保留了PCL骨架提供的机械支撑，使其具有抵抗径向压缩、轴向拉伸和抗扭结（anti-kinking）的足够强度，并能承受血液透析所需的重复穿刺。其基质部分呈现出疏松、多孔的三维结构，有利于细胞浸润和营养物质交换。更重要的是，dPB可以在4°C下长期储存，解决了“随时可用”的临床需求。
dPB的生物活性与体外再生潜力
体外实验揭示了dPB促再生的内在机制。当将人脐静脉内皮细胞（HUVECs）和人主动脉平滑肌细胞（HASMCs）分别与dPB共培养时，两种细胞都能快速黏附、铺展并深入支架内部生长，表明其具有良好的细胞相容性（cytocompatibility）和促再细胞化（recellularization）能力。进一步的免疫学研究显示，dPB能有效诱导巨噬细胞（macrophage）向促修复、抗炎的M2表型极化，并抑制促炎的M1表型。这种免疫调节（immunomodulatory）特性对于创造一个有利于组织再生而非慢性炎症的微环境至关重要。
dPB在大动物模型中的卓越表现
研究的核心证据来自一系列严谨的大动物实验。在猪的冠状动脉左前降支旁路移植模型中，植入6个月后，dPB移植物保持100%通畅，无动脉瘤样扩张，其内表面完全被宿主内皮细胞覆盖，中层有平滑肌细胞长入并产生弹性蛋白，结构已接近天然动脉。在犬的颈动脉置换模型中，12个月后dPB同样表现出高通畅率，且无钙化和显著的内膜增生。在模拟血液透析通路的犬股动静脉移植模型中，dPB成功承受了重复穿刺，并在6个月时仍保持通畅，新生的内膜能够有效防止穿刺后出血。所有这些模型的结果都表明，dPB不仅能作为被动的管道，更能主动引导宿主的再生过程，最终重塑（remodelling）为功能性的、类天然的动脉组织。
综上所述，这项研究成功开发了一种名为聚己内酯骨架增强型脱细胞生物管（dPB）的新型血管移植物。它巧妙地融合了合成材料的稳定力学性能和生物源性材料的促再生活性。dPB不仅具备临床所需的机械强度、抗扭结性、耐穿刺性和易储存性，其核心优势在于能通过其特有的微观结构和生物活性，主动招募宿主细胞、调节免疫反应（促进M2巨噬细胞极化），从而驱动移植物在体内有序地再生为具有正常结构与功能的动脉。在大动物（猪、犬）的冠状动脉、外周动脉及血液透析通路模型中，dPB均展示了优异的长时期通畅率和安全性，无扩张、钙化或病理性内膜增生等传统移植物常见的并发症。该研究标志着血管组织工程领域的一个重要进展，为解决自体血管来源不足的患者（尤其是心血管疾病和需血液透析的肾病患者）的临床需求，提供了一种极具转化前景的、“即用型”且具备内在再生能力的理想移植物选择，为未来临床广泛应用铺平了道路。
