開發(fā)血栓粘合涂層以提高取栓器械性能

2/2開發(fā)血栓粘合涂層以提高取栓器械性能

2023-03-1516:08法國LaboratoryforVascularTranslationalScience（LVTS）（這是個世界知名的多學(xué)科、高產(chǎn)的法國心血管研究所）的CharlesSkarbek教授，與美國、意大利和法國其它中心的教授們，在JNS上共同發(fā)表了一篇“開發(fā)血栓粘合涂層以提高取栓器械性能”的文章。

圖1法國LVTS的主要部門和分組

取栓支架的設(shè)計改進可謂多如牛毛，為增加與血栓的機械相互作用，這兩年我們也看到了很多各式各樣匠心獨運的設(shè)計。然而，對取栓支架進行化學(xué)表面修飾，這可說是頭一次（當(dāng)然在國內(nèi)外各位專家老師們的腦海中誕生這個念頭肯定不是第一次，區(qū)別僅在于人家真的有實驗室平臺能實現(xiàn)~），實驗室測試研究者們毫無疑問地選擇了大美廠的Solitaire（6mm*20mm*180cm），其它鎳鈦锘金屬測試材料則來源于法國受控工業(yè)車間VuichardMichelSAS，主要用于體外測試。

圖2交織在一起的血栓纖維蛋白和NET網(wǎng)

本文創(chuàng)新的思路來源于既往報道中，中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)/陷阱（Neutrophilextracellulartraps，NETs），即細(xì)胞外DNA的密集網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，被發(fā)現(xiàn)存在于顱內(nèi)血栓的周圍和內(nèi)部，因此如取栓支架表面能更容易地結(jié)合這些DNA網(wǎng)絡(luò)，可能會更好地黏附血栓并防止其在過程中脫落。此處，NETs由去聚化的染色質(zhì)和多種蛋白顆粒構(gòu)成，除了輸送的DNA骨架外，還有基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP-9）、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶NE、組織蛋白酶G（CG）和髓過氧化物酶等圍繞并附著。

在專利WO2021EP64257的描述中，研究者們首先對所有鎳鈦材料在連續(xù)的酸、酒精和水浴中進行超聲波清洗（不妨回憶下超聲洗眼鏡），隨后將鎳鈦锘原材料在攪拌下浸入多巴胺（AlfaAesarA11136）的堿性溶液中20±2小時，以獲得較薄的聚多巴胺膜（Polydopamine，PDA）（這算是個廣泛運用的中性粘合層，同時不改變特性）。在浸入第二個浴前，應(yīng)用去離子水洗滌和超聲處理以去除PDA聚集體，隨后的第二個浸浴旨在將胺功能化-環(huán)辛炔衍生物（aminefunctionalized-cyclooctynederivative）錨定（DBCO-Sulfo-PEG(4)-NH2,IRISbiotechGMH），接枝到PDA薄膜的游離兒茶酚胺基團上。隨即再次去離子水徹底清洗后，最后一步，研究者們通過生物正交炔烴-疊氮化物無銅點擊化學(xué)反應(yīng)，固定每一種感興趣化合物的疊氮化物衍生物。這一過程Solitaire支架通過自動浸涂機（ND-DC，Nadetech）實現(xiàn)，完成涂層后，將其浸泡在無水乙醇中1分鐘，隨后晾干并在試驗前重新放置于套管內(nèi)。

圖3本研究的主要思路和流程

圖4表面改性后的金屬X射線光電子能譜XPS，所表征的材料組成成分。DBCO，二苯并環(huán)辛炔

圖5原子力顯微鏡（Atomicforcemicroscopy，AFM）下，（A）未改性、裸露鎳鈦樣品表面的非接觸下3DAFM圖像；（B）PDA浸涂接枝的鎳鈦金屬表面圖像；（C）PDA和DBCO連續(xù)浸涂接枝后的鎳鈦金屬表面圖像；（D）連續(xù)浸涂PDA、DBCO和一種DNA配體的鎳鈦金屬表面圖像

接下來，考慮到毒性、可擴展性和制造成本，研究者們選取了15種DNA相互作用劑進行了本次研究。與裸鎳鈦金屬盤相比，所有涂層都表現(xiàn)出了與染色質(zhì)結(jié)合的增加，以及黏附血小板能力的降低。這其中，Pipe-2（哌嗪衍生物）和MBF涂層樣品的結(jié)果最好，MBF涂層的染色質(zhì)親和力增加了近三倍，血小板黏附減少了幾乎五倍。

圖6不同涂層與染色質(zhì)和血小板結(jié)合的特性

圖7所有試驗涂層的血小板和染色質(zhì)粘附力比較

在使用大腦中動脈MCA模型的臺架測試中，所有涂層的Solitaire支架在最多三遍后均能實現(xiàn)完全再通（TIMI3級）。與PDA和Pipe-2涂層相比，裸支架BMS和MBF涂層都顯示出了更高的首次通過再通率，但組間并無統(tǒng)計學(xué)差異。裸支架在整個試驗過程中脫落的大栓子和微栓子數(shù)量都更大，與其相比，MBF涂層能夠顯著減少取栓過程中栓子的脫落（p=0.0211），如圖9和10。注意這里為與臨床實踐保持一致，操作者采用的是抽拉結(jié)合技術(shù)。

圖83D模型中不同Solitaire支架的取栓情況。（A）未修飾的Solitaire支架，（B）PDA涂層；（C）MBF涂層；（D）Pipe-2涂層（應(yīng)該大家都看得出用的是什么中間導(dǎo)管吧，雖然文中未提）（順便其它用的是0.014“Synchro微導(dǎo)絲和Rebar18微導(dǎo)管）

圖9（A）不同涂層支架達到TIMI3級所需的通過次數(shù)；（B）血栓捕獲與丟失的情況，以及（C）總栓塞負(fù)荷，在取栓整個過程中不同涂層支架釋放的顆粒數(shù)，n=10個/組

圖10不同涂層的支架，在試驗期間釋放的遠端栓子數(shù)量比較

討論部分，研究者們總結(jié)，通過本適用于任何市售取栓器械的可擴展表面修飾工藝，固定DNA結(jié)合化合物可有效提升取栓器械對血栓的粘附性，同時減少取栓過程中栓子脫落和遠端栓塞的風(fēng)險（即與血栓中富集，而環(huán)境流動血液中不存在或很少的成分，進行特異性結(jié)合，可顯著改善取栓器械的整體功能）。在已知的化合物中，本研究的體外數(shù)據(jù)顯示了一些由于本身性質(zhì)的關(guān)系結(jié)合性較弱的物質(zhì)，而理想的化合物需要在較短的接觸時間（3min）內(nèi)顯示出最佳的粘附性。在所有測試的化合物中，MBF、Pipe-2和Pipe-4在體外顯示出對染色質(zhì)/DNA最高的捕獲親和力。

臺架模型功能測試中，觀察到血凝塊很容易從裸支架上脫落，而MBF和Pipe-2涂層能有效減少這一現(xiàn)象，無論是大栓子還是微栓子。有趣的是，本研究同時顯示大多數(shù)測試的化合物減少了支架與血小板的結(jié)合，這更進一步支持了本次的表面改性賦予了支架一特定的血栓捕獲特性，同時降低了操作期間循環(huán)血液中血小板聚集到支架表面的風(fēng)險。

缺陷除了很明顯的這是個體外研究，腦血管對這些涂層的體內(nèi)反應(yīng)仍未知外；就是暫未行標(biāo)準(zhǔn)微粒測試，現(xiàn)階段支架涂層的完整性未知，可以預(yù)見后期臨床轉(zhuǎn)化還有很多的路要走。

引用文獻：

1.

CharlesSkarbek,VaniaAnagnostakou,EmanueleProcop