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  冠狀動脈疾病是世界上的“第一殺手”，而這種疾病的經典治療方法是植入支架。理想的血管支架應該是無毒的，自膨脹的，適當的機械性能的。然而，目前沒有覆蓋這些所有性能的血管支架。近日，香港城市大學胡金蓮教授團隊構建了具有溶液響應的雙向形狀記憶纖維素血管支架。

  文章系統的研究了支架的形狀記憶特性、機械性能、細胞毒性，生物相容性和體外生物實驗研究了作為血管支架的可行性；并通過分子模擬和物理理論建模系統地研究了雙向形狀記憶支架 (BSMF) 自卷曲/自膨脹的原理。通過活/死細胞活力測定證實了 BSMF血管支架具有良好的生物相容性；體外實驗表明，新型血管支架可以很好的支撐血管處于開放狀態。因此，具有自膨脹/自卷曲的BSMF可以為只能形狀記憶材料在生物材料科學和血管支架等領域做出重要的基礎和應用貢獻。以上成果以“An Innovative Solvent-Responsive Coiling–Expanding Stent”為題，發表在Advanced Materials上。

圖1 雙層雙向形狀記憶纖維素水凝膠薄膜 (BSMF) 的制備與應用

圖2 螺旋支架的形狀記憶特性，BSMF6-6b。A) 螺旋BSMF6-6b自卷曲/自膨脹過程；B,C) 在酒精和水中卷曲（B）和膨脹（C）過程中中心角、直徑和長度的變化；D) 壓縮試驗過程中壓縮載荷的變化

圖3 由 BSMF6-6b 制成的螺旋支架的細胞毒性、相容性試驗和體外試驗。A) 植入血管支架以擴張豬心臟肺動脈；B) MTT法對螺旋支架的細胞毒性分析；C) 通過活/死活力測定法對螺旋支架進行細胞相容性測定分析

  該文設計、制造和分析了具有溶液刺激響應的雙向形狀記憶 BSMF，同時通過細胞毒性、相容性測定和體外試驗評估了它們作為血管支架的相應應用。BSMF 的變形 θ 和 D 可以通過調整 UV 樹脂的厚度來控制。BSMFs的形狀變化程度可以通過理論模型準確預測，分子動力學模擬以及BSMFs在水和酒精中的微觀結構變化很好地解釋了分子尺度和微觀尺度雙向形狀變化支架的機制。基于對 BSMF 的物理力學基礎研究，團隊通過預測并制造了BSMF6-6，其可以很好地用作人工血管支架。獲得的血管支架表現出良好的雙向形狀記憶特性，可以由水、酒精和體液驅動。同時，通過毒性分析、生物相容性試驗和肺動脈離體試驗進一步研究了 BSMF6-6 的可行性。基于上述研究，團隊相信實現的 BSMF 可以在生物醫學領域得到很好的應用。此外，基于理論分析可以很好地預測、設計和制造 BSMF 的形狀變化程度，這將為研究人員構建新型智能材料提供指導策略。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202101005