如何使用远程控制的智能平台进行程序化血管内皮重塑

据世界卫生组织(WHO)统计，心血管疾病已成为全球死亡的首要原因，每年导致近1/3的死亡。由于其在心血管疾病治疗中的重要性和前景，血管再生在学术和临床环境中引起了全球关注。在血管再生过程中，内皮重塑是指在管腔上形成融合的血管内皮细胞单层，起着至关重要的作用。然而，由于血管内皮重塑是一个复杂而动态的过程，因此使用现有合成生物材料或工程方法快速内皮化面临巨大挑战。成功的内皮重塑已成为血管重塑成功的关键。

在天然血管的整个内皮化过程中，血管内皮细胞和祖细胞首先被募集/迁移到再生部位，然后血管内皮细胞粘附和扩散形成融合的血管内皮细胞单层。在人体中，这些过程是通过细胞外基质 (ECM) 介导的血管内皮细胞功能在不同阶段的逐步调节来实现的。然而，现有的合成生物材料通常表现出静态特性，无法提供动态的，特别是按需诱导来在内皮重塑的不同阶段操纵特定的血管内皮细胞功能。

为了实现血管内皮细胞功能的按需调控以满足内皮重塑的要求，在最近发表在北京《国家科学评论》上的一篇研究文章中，中国科学院深圳先进技术研究所的科学家，中国展示了一个远程控制的“智能”平台，可以以时间可控的方式有效地指导程序化的血管内皮重塑。在这项工作中，共同作者赵启龙博士(第一作者)、王娟女士(共同第一作者)和杜学敏博士(通讯作者)使用形状记忆聚合物和一种光热剂，金纳米棒。

双层平台在生理环境中具有原本稳定的各向异性微槽阵列形貌，可以显着引导细胞极化，从而增强血管内皮细胞的集体迁移。在 10 秒的近红外 (NIR) 照射后，底层产生的热量会引起平台表面形貌的变化，从最初的各向异性微槽阵列变为永久的各向同性微柱阵列。相应地，血管内皮细胞的粘着斑和扩散随后可以通过改变拓扑结构的平台在内皮化的后期得到促进。具有遥控“智能”特性的平台成功依次促进血管内皮细胞的不同功能，合成生物材料。

“传统上，生物材料和组织工程支架提供合适的平台来支持细胞附着和向内生长。如今，我们的目标是开发具有动态特性的生物材料，以特定时空方式主动调节不同的细胞功能，就像我们体内的天然细胞外基质一样，”博士. 杜学敏说，“我们相信具有动态特性的生物材料将显着促进伤口愈合和复杂组织/器官再生的进展”。

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