四川大學(xué)趙長生/趙偉鋒《Nat.Biomed.Eng》：水凝膠微球使凝血因子失活，使體外血液凈化過程中的血液臨時(shí)變稀
發(fā)布時(shí)間：2021-01-29 11:08:17 人氣：1539
【水凝膠球的設(shè)計(jì)，理化特性和生物相容性】為了防止水凝膠球體意外暴露于人體中，將球體的尺寸設(shè)計(jì)在微米范圍內(nèi)，并通過電噴涂制備。在水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)引入磺酸基，羥基和羧基中，以提供血液稀釋屬性。為了增加水凝膠的尺寸穩(wěn)定性，將疏水性聚合物骨架引入到水凝膠網(wǎng)絡(luò)中。選擇聚醚砜作為骨架，同時(shí)添加N-乙烯基-2-吡咯烷酮以增強(qiáng)骨架的親水性，使其能夠與血液充分接觸。為了探索兩種聚合物在水凝膠網(wǎng)絡(luò)中的最佳比例，制備了具有不同水凝膠網(wǎng)絡(luò)的各種微球，并通過能量分散光譜，元素分析和X射線光電子能譜進(jìn)行了表征。進(jìn)行一系列凝血實(shí)驗(yàn)以確定耗盡因子的水凝膠網(wǎng)絡(luò)的最佳組成。選擇了在最低濃度下將凝結(jié)時(shí)間從5分鐘延長到180分鐘以上的微球，以進(jìn)行進(jìn)一步研究，將其稱為增強(qiáng)型抗凝水凝膠微球（RAHMs）。進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)以評估RAHM的血液相容性。疏水性聚合物微球（HPMs）顯示出比RAHMs高的白蛋白吸附水平，從而表明它們具有良好的血液相容性。通過測量血小板粘附水平和血小板因子4（PF4）的濃度，系統(tǒng)地研究了RAHMs對血小板活化的影響。在全血中孵育RAHM后，PF4的生成濃度與對照組無顯著差異。使用溶血實(shí)驗(yàn)研究了RAHM的紅細(xì)胞相容性。以上實(shí)驗(yàn)表明，微球?qū)ρ?xì)胞的影響可忽略不計(jì)，因此可以安全地用于治療。選擇人補(bǔ)體片段3a（C3a）和C5a作為代表性的過敏毒素，以評估RAHM對補(bǔ)體激活系統(tǒng)的影響。發(fā)現(xiàn)RAHMs不會誘導(dǎo)激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)的活化，并且在與血液接觸時(shí)會抑制TAT的產(chǎn)生。此外，還研究了RAHM的抗菌粘附特性，很難觀察到明顯的細(xì)菌粘附在RAHM的表面上，表明RAHM的長期保存是可能的。
球體的設(shè)計(jì)和生物相容性體外評估【水凝膠微球的血液稀釋特性】為了驗(yàn)證RAHM在血液凈化方面的潛在適用性，在體外系統(tǒng)驗(yàn)證了它們的血液稀釋特性。用不同濃度的RAHM孵育后，研究了凝血酶時(shí)間（TT），活化的部分凝血活酶時(shí)間（APTT），凝血酶原時(shí)間（PT）和血漿中纖維蛋白原的濃度。表明RAHMs對內(nèi)在凝血途徑中的凝血因子具有較強(qiáng)的抑制作用，而HPMs則顯示出較弱的血液稀釋特性。與凝血因子的活性相比，RAHMs對抗凝血酶活性的作用較弱。證明糖醛酸主鏈結(jié)構(gòu)和磺酸基團(tuán)在設(shè)計(jì)具有肝素樣抗凝血酶活性的抗凝聚合物中至關(guān)重要。因此，盡管磺化的表面賦予RAHM良好的血液稀釋特性，但其相對較弱的肝素樣抗凝血酶活性可能是由于缺乏糖醛酸骨架所致。還研究了不同濃度下RAHM的血漿重鈣化時(shí)間（PRT），并使用血清蛋白電泳，凝血時(shí)間測試和快速血栓彈力描記術(shù)對正常全血和假血友病血進(jìn)行比較。與正常全血相比，假血友病血顯示出更長的凝血時(shí)間，更低的凝血因子活性以及更少的纖維蛋白和血小板聚集，而血清蛋白的分布卻保持正常。最后進(jìn)行了基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)研究，以鑒定RAHM和HPM上的表面附著/結(jié)合凝血蛋白，表明RAHMs的凝血因子耗竭能力是其優(yōu)異的血液稀釋特性的原因。
評估球體的血液稀釋特性
【假性血友病模型在體內(nèi)的療效和安全性】考慮到RAHMs的高血液相容性，出色的血液稀釋能力，低的細(xì)胞毒性和抗菌粘附特性，研究人員預(yù)期不使用傳統(tǒng)抗凝劑同時(shí)進(jìn)行體外抗凝治療和體內(nèi)止血功能的快速恢復(fù)是可行的。因此，通過將RAHM放入定制設(shè)備中來制備血液稀釋設(shè)備，使用健康的比格犬在體內(nèi)研究了RAHM的功效和安全性。
假性血友病模型的建立及其體內(nèi)安全性
【假性血友病模型在體內(nèi)的功效】研究人員預(yù)計(jì)通過使用這種假性血友病模型可以實(shí)現(xiàn)體外抗凝和體內(nèi)止血功能的恢復(fù)，從而可以避免傳統(tǒng)抗凝劑引起的出血風(fēng)險(xiǎn)。因此，在動物實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)地研究了RAHMs的性能，并將其與臨床上最常用的抗凝劑肝素作為對照組進(jìn)行比較。在治療過程中，治療結(jié)束后0、30、60和120分鐘以及治療結(jié)束后120分鐘采集的血樣經(jīng)過不同的凝血時(shí)間測試。肝素治療組和RAHM治療組之間PT的延長無差異。但是，對于APTT和TT，兩組均顯示出明顯的延長。對于RAHM治療組，隨著治療的進(jìn)行，延長時(shí)間逐漸減少，并在治療結(jié)束后120分鐘恢復(fù)到初始水平，而對于肝素治療組，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中血液仍保持抗凝狀態(tài)。假性血友病模型可以迅速恢復(fù)止血功能。以上結(jié)果表明，假性血友病模型在維持整個(gè)體外循環(huán)的通暢性方面顯示出顯著的能力。但是，在臨床中，血液透析需要使用透析液去除毒素。因此，用透析液流進(jìn)行了血液透析治療，以研究假血友病模型在臨床情況下的性能。類似于沒有透析液的治療，RAHM在治療期間仍顯示APTT和TT的相當(dāng)長的延長，這足以確保通過RAHM成功地應(yīng)用血液稀釋。APTT和TT值無顯著差異，這表明透析液對RAHMs的血液稀釋特性影響很小，因?yàn)槟蜃釉谕ㄟ^透析器之前已經(jīng)被消耗掉了。結(jié)合假血友病模型的血液稀釋特性和止血功能的恢復(fù)，研究人員認(rèn)為在血液透析臨床中可以實(shí)現(xiàn)更安全，更理想的血液稀釋策略。研究人員還研究了使用較小透析器進(jìn)行血液透析的假血友病模型的行為，該透析器可能更適合狗。
假性血友病模型在體內(nèi)的功效
假血友病模型在血液透析中的實(shí)際應(yīng)用
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