开发血栓粘合涂层以提高取栓器械性能

2/2开发血栓粘合涂层以提高取栓器械性能

2023-03-1516:08法国LaboratoryforVascularTranslationalScience（LVTS）（这是个世界知名的多学科、高产的法国心血管研究所）的CharlesSkarbek教授，与美国、意大利和法国其它中心的教授们，在JNS上共同发表了一篇“开发血栓粘合涂层以提高取栓器械性能”的文章。

图1法国LVTS的主要部门和分组

取栓支架的设计改进可谓多如牛毛，为增加与血栓的机械相互作用，这两年我们也看到了很多各式各样匠心独运的设计。然而，对取栓支架进行化学表面修饰，这可说是头一次（当然在国内外各位专家老师们的脑海中诞生这个念头肯定不是第一次，区别仅在于人家真的有实验室平台能实现~），实验室测试研究者们毫无疑问地选择了大美厂的Solitaire（6mm*20mm*180cm），其它镍钛锘金属测试材料则来源于法国受控工业车间VuichardMichelSAS，主要用于体外测试。

图2交织在一起的血栓纤维蛋白和NET网

本文创新的思路来源于既往报道中，中性粒细胞胞外诱捕网/陷阱（Neutrophilextracellulartraps，NETs），即细胞外DNA的密集网状结构，被发现存在于颅内血栓的周围和内部，因此如取栓支架表面能更容易地结合这些DNA网络，可能会更好地黏附血栓并防止其在过程中脱落。此处，NETs由去聚化的染色质和多种蛋白颗粒构成，除了输送的DNA骨架外，还有基质金属蛋白酶9（MMP-9）、中性粒细胞弹性蛋白酶NE、组织蛋白酶G（CG）和髓过氧化物酶等围绕并附着。

在专利WO2021EP64257的描述中，研究者们首先对所有镍钛材料在连续的酸、酒精和水浴中进行超声波清洗（不妨回忆下超声洗眼镜），随后将镍钛锘原材料在搅拌下浸入多巴胺（AlfaAesarA11136）的碱性溶液中20±2小时，以获得较薄的聚多巴胺膜（Polydopamine，PDA）（这算是个广泛运用的中性粘合层，同时不改变特性）。在浸入第二个浴前，应用去离子水洗涤和超声处理以去除PDA聚集体，随后的第二个浸浴旨在将胺功能化-环辛炔衍生物（aminefunctionalized-cyclooctynederivative）锚定（DBCO-Sulfo-PEG(4)-NH2,IRISbiotechGMH），接枝到PDA薄膜的游离儿茶酚胺基团上。随即再次去离子水彻底清洗后，最后一步，研究者们通过生物正交炔烃-叠氮化物无铜点击化学反应，固定每一种感兴趣化合物的叠氮化物衍生物。这一过程Solitaire支架通过自动浸涂机（ND-DC，Nadetech）实现，完成涂层后，将其浸泡在无水乙醇中1分钟，随后晾干并在试验前重新放置于套管内。

图3本研究的主要思路和流程

图4表面改性后的金属X射线光电子能谱XPS，所表征的材料组成成分。DBCO，二苯并环辛炔

图5原子力显微镜（Atomicforcemicroscopy，AFM）下，（A）未改性、裸露镍钛样品表面的非接触下3DAFM图像；（B）PDA浸涂接枝的镍钛金属表面图像；（C）PDA和DBCO连续浸涂接枝后的镍钛金属表面图像；（D）连续浸涂PDA、DBCO和一种DNA配体的镍钛金属表面图像

接下来，考虑到毒性、可扩展性和制造成本，研究者们选取了15种DNA相互作用剂进行了本次研究。与裸镍钛金属盘相比，所有涂层都表现出了与染色质结合的增加，以及黏附血小板能力的降低。这其中，Pipe-2（哌嗪衍生物）和MBF涂层样品的结果最好，MBF涂层的染色质亲和力增加了近三倍，血小板黏附减少了几乎五倍。

图6不同涂层与染色质和血小板结合的特性

图7所有试验涂层的血小板和染色质粘附力比较

在使用大脑中动脉MCA模型的台架测试中，所有涂层的Solitaire支架在最多三遍后均能实现完全再通（TIMI3级）。与PDA和Pipe-2涂层相比，裸支架BMS和MBF涂层都显示出了更高的首次通过再通率，但组间并无统计学差异。裸支架在整个试验过程中脱落的大栓子和微栓子数量都更大，与其相比，MBF涂层能够显著减少取栓过程中栓子的脱落（p=0.0211），如图9和10。注意这里为与临床实践保持一致，操作者采用的是抽拉结合技术。

图83D模型中不同Solitaire支架的取栓情况。（A）未修饰的Solitaire支架，（B）PDA涂层；（C）MBF涂层；（D）Pipe-2涂层（应该大家都看得出用的是什么中间导管吧，虽然文中未提）（顺便其它用的是0.014“Synchro微导丝和Rebar18微导管）

图9（A）不同涂层支架达到TIMI3级所需的通过次数；（B）血栓捕获与丢失的情况，以及（C）总栓塞负荷，在取栓整个过程中不同涂层支架释放的颗粒数，n=10个/组

图10不同涂层的支架，在试验期间释放的远端栓子数量比较

讨论部分，研究者们总结，通过本适用于任何市售取栓器械的可扩展表面修饰工艺，固定DNA结合化合物可有效提升取栓器械对血栓的粘附性，同时减少取栓过程中栓子脱落和远端栓塞的风险（即与血栓中富集，而环境流动血液中不存在或很少的成分，进行特异性结合，可显著改善取栓器械的整体功能）。在已知的化合物中，本研究的体外数据显示了一些由于本身性质的关系结合性较弱的物质，而理想的化合物需要在较短的接触时间（3min）内显示出最佳的粘附性。在所有测试的化合物中，MBF、Pipe-2和Pipe-4在体外显示出对染色质/DNA最高的捕获亲和力。

台架模型功能测试中，观察到血凝块很容易从裸支架上脱落，而MBF和Pipe-2涂层能有效减少这一现象，无论是大栓子还是微栓子。有趣的是，本研究同时显示大多数测试的化合物减少了支架与血小板的结合，这更进一步支持了本次的表面改性赋予了支架一特定的血栓捕获特性，同时降低了操作期间循环血液中血小板聚集到支架表面的风险。

缺陷除了很明显的这是个体外研究，脑血管对这些涂层的体内反应仍未知外；就是暂未行标准微粒测试，现阶段支架涂层的完整性未知，可以预见后期临床转化还有很多的路要走。

引用文献：

1.

CharlesSkarbek,VaniaAnagnostakou,EmanueleProcop