引言：心血管疾病作为全球主要致死病因之一，血管移植是治疗冠状动脉与外周动脉疾病的关键手段。然而，小口径血管移植物（<6 mm）因血流动力学改变易引发急性血栓、内膜增生及长期通畅性差等问题，临床应用受限。尽管近年在仿生纳米纤维支架构建、肝素固定等表面工程技术及静电纺丝制造工艺上取得突破，可通过合成材料（如 PLA、PCL）与天然材料（如胶原蛋白、明胶）复合提升性能，但如何进一步优化抗凝性与生物相容性仍是关键挑战

近日，浙江理工大学物理系郑莹莹教授团队在《Applied Physics A》期刊发布了“Heparinization of triple-layer electrospun PLA-COL@PLA-PCL@PCL-GEL small-caliber vascular scaffold with higher anticoagulant performance”（三层电纺 PLA-COL@PLA-PCL@PCL-GEL 小口径血管支架的肝素化及其更高抗凝性能研究）的最新研究成果。该团队通过多步电纺技术和壳聚糖沉积与肝素交联改性，成功制备了具有优异抗凝性能和生物相容性的三层小口径血管支架。为血管组织工程和临床血管移植提供了新的思路和潜在的解决方案，有望改善小口径血管移植的长期通畅性。

在本研究中，首先通过静电纺丝制备三层血管支架。PLA 和 COL 作为内层，结合了 PLA 的高机械性能和胶原蛋白的亲水性；PCL 和 PLA 的混合物作为中层，进一步改善了血管支架的机械性能；PCL 和 GEL 的混合物作为外层，提高了生物相容性。由于三层血管支架中原始胶原蛋白的羧基和氨基数量有限，因此采用先在内层表面沉积壳聚糖的方法来负载更多的肝素，以实现高效的抗凝效果。使用 EDC/NHS 交联剂通过化学沉积和化学交联方法将壳聚糖和肝素固定在三层血管支架上。从而完成了 PLA-COL@PLA-PCL@PCL-GEL 三层小口径血管支架的肝素化。

沉积的壳聚糖为肝素交联提供了更多的氨基活性位点。血管支架的肝素化提供了优异的亲水性，并促进了血管支架内层的细胞黏附和增殖。在细胞增殖第 5 天，PLA:COL=2:1、负载壳聚糖并接枝肝素的血管支架（PC21-CHep）几乎完全被内皮细胞覆盖，这使得内皮化成为可能。PC21-CHep 支架的轴向最大拉伸应力达到 8.47 MPa，远远超过天然血管的拉伸强度，可以用作一种抗拉伸的人工血管。

图4：不同血管支架的机械性能 a.轴向拉伸应力-应变曲线 b.轴向拉伸强度 c.轴向极限应变 d.轴向方向从开始到7%应变的应力-应变曲线 e.径向拉伸应力-应变曲线 f.径向拉伸强度 g.径向极限应变 h.径向方向从开始到7%应变的应力-应变曲线

 

图5：不同血管支架上HUVECs的增殖活性直方图

此外，与直接接枝肝素的血管支架相比，先沉积壳聚糖再接枝肝素的血管支架在表面负载了更多的肝素，因此，在抗凝方面性能更好。所制备的血管支架具有优异的抗凝效果，在血管组织工程中有望成为有潜力的替代物。

总之，肝素化的壳聚糖 / 胶原血管支架表现出优异的生物相容性、机械性能和抗凝活性。作为一种可生物降解的支架，它将在体内逐渐降解，同时引导宿主细胞（内皮细胞和平滑肌细胞）的生长，最终重塑为天然血管组织。值得注意的是，支架的快速内皮化在提高长期通畅性方面起着关键作用，使得该支架在临床血管移植应用中极具前景。

静电纺丝技术能够制备出具有纳米级纤维结构的支架，其高比表面积和多孔结构为细胞的粘附、增殖和分化提供了理想的微环境。微迈科技自主研发的多功能静电纺丝设备E04，多针下纺，搭载高精度控温控湿系统，尤为适合多材料的复合制备。

文献来源：https://doi.org/10.1007/s00339-025-08593-w