黄楠/杨志禄教授在国际著名期刊《Advanced Science》发表科研论文

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近日，材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室黄楠、杨志禄及其合作者，以我校为第一通讯单位在国际著名期刊Advanced Science (IF: 15.84)上发表题为“Mimicking the Nitric Oxide-Releasing and Glycocalyx Functions of Endothelium on Vascular Stent Surfaces”的研究论文。《Advanced Science》是由著名出版商Wiley于2014年创办的综合性期刊，杂志致力于跨学科合作研究。其收录范围相当广泛，涉及材料科学、物理学、化学、医学、生命科学和工程学等多个学科。
        仿生学是一门既古老又年轻的学科，人们通过研究生物体的结构与功能工作的原理，并模拟开发出更适应与当下需求的先进技术。基于仿生学的化学表面改性策略在生物医学，材料科学等工程学科都产生了重要影响。值得一提的是，仿生学的策略在血液接触类材料表面功能化的应用研究方法中不可或缺的一种。例如，再血管支架表面化学改性研究中，内皮细胞仿生策略更是研究热点之一。然而，当前用于血管支架的表面生物工程学策略仍然具有明显的局限性，尤其是在模仿内皮功能方面的过于单调，缺乏自体内皮组织的多样性与多功能协同性，无法将内皮细胞在血液接触方面的诸多优势综合表现。

图1. 血管内皮仿生双功能涂层的分子结构及其应用于血管支架的表面改性。

       最近，西南交通大学黄楠/杨志禄教授联合江苏大学潘国庆教授，从内皮细胞仿生设计出发，通过层层接枝的的方法，构建了一个具有双功能仿生的涂层，用于心血管类支架材料的表面改性，以期解决心长期困扰着心血管支架在长期植入过程中会出现再狭窄和晚期血栓的一个重要临床医学问题(图1)。在这项研究中，NO生成的Cu2+螯合DOTA和典型的糖萼组分透明质酸（HA）通过水连续逐层的固定在等离子聚烯丙胺（PPAm）涂层支架上。逐层接枝策略可以独立控制每个接枝层上的生物分子密度和含量，从而便于在多组分修饰中调整和优化表面功能。具体地说，DOTA单侧的羧基首先被用于与支架上PPAm的氨基偶联，剩下的羧基用于二次接枝。为了获得高的HA接枝密度，进一步利用PAa将羧基转移到多个氨基来放大反应位点。从而得到一个成分可控的且拥有高度内皮仿生的心血管支架涂层。

图2. 血管内皮仿生双功能涂层的血管支架具备快速表面内皮化并长期抑制内膜增生和支架的再狭窄。

       为了证实这种血管内皮仿生双功能表面功能化策略在促进内皮再生、抑制血管支架内膜增生和再狭窄方面的优势，作者概念性展示了血管支架表面双功能涂层的构建，即构建出可自催化产生一氧化氮(NO)和拥有模拟内皮糖萼主要成分的双功能涂层(图1)。论文中，作者借助血管内皮仿生双功能表面，NO释放速率可控和透明质酸优异的生物相容性及高度放生的策略，得到了具有最显著抗凝血、抑制平滑肌细胞增殖迁移、促进内皮细胞贴附的支架表面。体内研究进一步显示，通过血管内皮仿生双功能血管支架可有效快速地促进血管支架表面的内皮化(第1周)。在长期植入情况下(第4-12周)，表面接枝有优化双功能组分的血管支架可以显著地抑制内膜增生和支架的再狭窄(图2)。这项研究最直接的意义是为心血管植入器械表面多功能仿生设计提供了理论支撑和指导；从应用的价值来看，该项工作将以往双因素仿生接枝中竞争位点，位点不足，接枝比例无法精确控制的缺点，通过巧妙的利用DOTA与层层接枝的策略成功转化为催化可控，接枝量可控的优势。本研究的积极成果不仅为多组分表面修饰提供了新的解决方案，而且也为血管内皮支架的仿生设计提供了新的思路，有望解决临床关键问题。
        相关研究成果以“Mimicking the Nitric Oxide-Releasing and Glycocalyx Functions of Endothelium on Vascular Stent Surfaces”为题发表在国际著名期刊《Advanced Science》(DOI:10.1002/advs.202002330) 上，我校2016级博士研究生吕楠为该论文第一作者，我校杨志禄研究员，黄楠教授和江苏大学潘国庆教授同为该论文的通讯作者；西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室/材料科学与工程学院为论文的第一通讯单位。该研究工作的发表得到了国家重点研发计划及国家自然科学基金等项目的资助。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202002330
       近年来，黄楠/杨志禄教授着眼于解决长期困扰心血管支架临床应用面临着“支架内再狭窄”和“晚期血栓”等并发症的难题，在国际上原创性的研发出“具有调控动脉粥样硬化（AS）病变血管原位再生修复功能的全新一代革命性心血管支架”。聚焦于该领域的研究，黄楠/杨志禄教授近年来在PNAS、Advanced Science，Research（该期刊是国际顶刊《Science》自1880年创建以来的第一本高水平合作期刊，2篇）、Biomaterials (9篇)以及Chemistry of Materials等国际著名期刊发表高水平科研论文40余篇（论文平均影响因子大于7），获得授权发明专利20余项（包括美国发明专利1项）。其中发展的具有自主知识产权的“具有病灶治愈和血管组织修复功能的可降解支架涂层”已成功实现技术转让（转让费：1500万）。


        杨志禄研究员简介：
        西南交通大学，研究员，博士生导师，四川省杰出青年基金获得者，西南交通大学“扬华学者”。目前，担任KeAi旗下国际期刊Smart Materials in Medicine主编、Bioactive Materials编委及客座编辑、Engineered Regeneration编委。主要研究方向聚焦冠脉血管动脉粥样硬化斑块的病理发生机制、以及针对性用于冠脉/外周血管疾病治疗的纳米靶向药物、药物球囊及具有病灶治愈和血管组织修复功能的血管支架研究；以第一/通讯作者在PNAS，Advanced Science，Research，Biomaterials及Chemistry of Materials等国际知名期刊共发表SCI论文40余篇。国际/国内会议大会报告、邀请报告10余次。获得授权发明专利14项（包括美国发明专利1项），其中发展的具有自主知识产权的“具有病灶治愈和血管组织修复功能的可降解支架涂层”技术已成功实现转让（转让费：1500万）。
      课题组主页：https://faculty.swjtu.edu.cn/yangzhilu/zh_CN/index.htm


      黄楠教授简介：
      西南交通大学，教授，博士生导师，国家百千万人才，国务院政府津贴获得者。中国最早开展心血管生物材料研究的学者之一，我国心血管生物材料领域战略发展计划的规划者之一。国际生物材料科学与工程联合会Fellow，生物材料表面与界面国际会议国际委员会主席。先后主持承担“973”、“863”项目、国家自然科学基金重点项目及面上项目等3000余万元，发展出具有自主知识产权的系列心血管材料表面改性的先进技术和心血管植入介入器械的关键技术，所研究的具有我国自有知识产权的血管支架临床应用被证实优于国内外现有产品（目前临床应用已超过20万例）。申请及获得专利80余项。获得省部级科技进步奖3项，发表SCI收录论文近300篇，被他人引用超1万余次。国际会议大会报告、邀请报告40余次。


        课题组主页：https://faculty.swjtu.edu.cn/huangnan/zh_CN/index.htm


        文章来源：西南交通大学
        潘国庆，江苏大学材料科学与工程学院和新材料研究院全职教师，江苏大学特聘教授、研究员。2011年6月毕业于南开大学化学学院高分子化学与物理专业，欧盟“玛丽·居里”学者(Marie Curie Individual Fellow)、加州大学欧文分校和法国居里研究所访问学者，美国化学会、英国化学会和中国化学会会员。研究兴趣集中于高分子化学合成与材料设计，领域涉及智能生物材料表界面、分子印迹聚合物材料、生物医用高分子以及组织工程等。
        主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等多个项目，并参与多个国家级项目。迄今已发表SCI论文60余篇（其中IF大于10的论文10篇），包括以通讯作者身份发表在 Chem. Soc. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Funct. Mater.、Small 等化学和材料领域顶级期刊上的多篇论文，申请国家发明专利10项，已授权6项，美国专利授权1项。担任Adv. Mater.、Small、Biosens. Bioelectron.、Polym. Chem.、ACS Appl. Mater. Inter.等十多个期刊的审稿人，并应邀担任SCI期刊 Frontiers in Chemistry客座副主编。2015年初，同时获得欧盟“Horizon-2020”科研规划之“玛丽·斯克沃多夫斯卡-居里”行动计划 (MSCA) Individual Fellow以及德国洪堡基金会Humboldt Fellow 的资助。2016年获江苏省优秀青年基金资助，并获得吉林省自然科学奖二等（2016年）以及中国商业联合会科学技术奖二等奖（2017年）。