等离子体增强双交联葛根多糖水凝胶涂层：协同干预动脉粥样硬化的创新策略

　　本研究针对支架术后血栓和再狭窄的临床难题，开发了一种基于葛根多糖的双交联水凝胶涂层（PSMASH）。通过离子辅助等离子体聚合（IAPP）技术构建微纳结构与巯基-烯点击反应位点，实现了涂层与316L不锈钢支架的共价整合。该涂层通过控制释放葛根黄酮，协同促进内皮修复、调节脂质代谢并抑制平滑肌细胞病理性表型转化，为动脉粥样硬化干预提供了兼具机械相容性与多靶点协同疗效的新型治疗平台。

　　

心血管疾病是全球死亡的首要原因，其中动脉粥样硬化（Atherosclerosis, AS）作为主要病理基础，直接导致70%的冠心病和50%的中风病例。虽然血管支架技术特别是药物洗脱支架（DES）的应用显著改善了患者生存率，但动脉粥样硬化的复杂病理微环境——包括慢性炎症、氧化应激和脂质代谢紊乱——仍未得到有效解决，导致支架术后持续存在内皮化延迟和支架内再狭窄等并发症。

当前研究探索了多种新型支架涂层策略，如水凝胶涂层因其组织样机械性能、优异的生物相容性和高载药能力而成为有前景的药物递送系统。然而，天然聚合物在心血管应用中的功能仍局限于单一病理方面，且物理药物包封或简单交联结构存在释放动力学不可控、炎症反应和机械不匹配等局限性。特别是水凝胶的突发释放（burst release）会迅速耗尽抗增殖药物，初始高剂量损害内皮愈合，而后续药物缺失无法抑制血管平滑肌增殖，直接导致10-20%的再狭窄率。

针对这些挑战，西南交通大学医学院生物医学工程研究所的王靖月、尹格、Leila Mamizadeh Janghour、戴胜、Behnam Akhavan、孙茂林和赵安莎团队开发了一种创新的双交联水凝胶涂层（PSMASH），研究成果发表在《Materials Today Bio》上。该研究采用离子辅助等离子体聚合（IAPP）技术在316L不锈钢支架表面构建微纳结构和巯基-烯点击反应位点，实现了涂层与基底的牢固共价整合。同时，水凝胶涂层的双网络架构（协同共价和动态交联）赋予了增强的机械稳定性和可控降解特性。

研究人员运用了几个关键技术方法：采用离子辅助等离子体聚合（IAPP）进行表面改性构建反应位点；通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振（NMR）分析化学修饰；利用扫描电子显微镜（SEM）表征微观结构；通过体外血液相容性实验（APTT、PT、TT、溶血实验）和动物模型验证功能效果。实验使用新西兰兔动脉粥样硬化模型进行体内评估。

设计、合成和水凝胶涂层的材料表征

通过IAPP对不锈钢基底进行表面改性后，采用一步浸涂法施加自由基可聚合的水凝胶前体溶液，实现原位凝胶化形成PSMA（单交联）、PSSH（单交联）和PSMASH（双交联）水凝胶涂层。FTIR和NMR分析证实了成功的化学修饰，PSMASH显示出包含共价交联（C-C键）和动态硫酯键（C-S键）的双网络架构。SEM显示IAPP处理显著增加了表面粗糙度，水凝胶涂层后所有样品显示出均匀的薄膜结构。润湿性测试表明水凝胶涂层组实现了显著的水接触角（WCA）降低，这对于减少血小板粘附、抑制血栓形成和促进内皮化至关重要。模拟球囊压缩和扩张循环验证了PSMASH涂层在球囊膨胀过程中保持强韧粘附性和足够灵活性，无开裂或从支架支柱剥离。

水凝胶涂层的稳定性

通过将碳点（CDs）掺入水凝胶基质中，在微流室芯片模拟高剪切血流条件下评估涂层稳定性和降解。共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）显示PSMASH双交联涂层在12天内保持致密、均匀的薄膜，而PSSH涂层在第7天就显示出结构完整性降低。X射线光电子能谱（XPS）分析表明等离子体改性后氮含量显著增加，水凝胶涂层后硫含量增加至1.84%，证实了双网络架构中硫代乙酸的掺入。

水凝胶涂层的血液相容性

在凝血酶原时间（PT）和活化部分凝血活酶时间（APTT）测定中，PSMA、PSSH和PSMASH涂层显著延长了凝血时间，表明抑制了内在通路中的接触激活因子。全血凝血时间（BCT）和血液凝固指数（BCI）分析证实所有水凝胶组具有显著的抗凝血特性（>40分钟BCT）。扫描电子显微镜（SEM）显示水凝胶涂层表面无血小板粘附，表现出优异的抗血小板特性。在新西兰兔的体外循环（ECC）模型中，水凝胶涂层表现出可忽略的闭塞，进一步证实了优异的血液相容性。

水凝胶涂层的细胞相容性和功能

体外实验证实所有水凝胶涂层上 favorable EC粘附和增殖。与SS和T-SS对照组相比，水凝胶改性表面表现出显著更高的EC覆盖率（p<0.01），具有典型的鹅卵石形态。相反，水凝胶释放的异黄酮（如葛根素）有效抑制血管平滑肌细胞（SMC）增殖并诱导凋亡。Transwell迁移试验进一步揭示了PSMA、PSSH和PSMASH涂层对SMC迁移的 potent 抑制。

氧化应激下水凝胶涂层对心血管细胞的保护作用

在氧化应激模型中，水凝胶涂层显著减少乳酸脱氢酶（LDH）释放，PSMASH组维持89%±5%细胞活力，显著高于模型组的54%±7%（p<0.001），同时恢复PCNA表达。涂层组NO产量比模型组增加2.5倍，表明葛根素通过激活雌激素受体介导的PI3K/Akt和CaMKII/AMPK通路刺激eNOS磷酸化和NO生产。在VSMC模型中，ox-LDL组显示BODIPY荧光强度显著增加，表明脂滴积累，而水凝胶涂层组显示绿色荧光（中性脂质）减少，收缩标记荧光增强，证明脂质沉积 substantially 减少。

动脉粥样硬化（AS）动物模型建立和体内支架评估

在AS兔模型中，植入SS支架和PSMASH涂层支架。植入后7天，SS支架被随机组织的新内膜组织完全覆盖，而PSMASH涂层支架表现出汇合的、高度排列的细胞层——功能内皮的特征。CD31免疫荧光染色进一步证实了PSMASH表面的连续内皮单层。植入后30天，H&E染色显示PSMASH组新内膜厚度显著减少（p<0.01），Oil Red O定量证明斑块内脂质核心区域减少67%，表明有效抑制了脂质积累。α-SMA（收缩表型标记）和骨桥蛋白（OPN，合成表型标记）的共染色评估显示PSMASH表现出比SS支架 substantially 更高的α-SMA⁺表达，表明促进收缩SMC表型，因此具有更大的抗增生潜力。

研究结论和讨论部分强调，这项研究成功开发并验证了一种基于IAPP界面工程和协同PLP的新型双交联水凝胶涂层（PSMASH），为动脉粥样硬化干预中血管支架的生物功能修饰提供了创新解决方案。PSMASH通过持续异黄酮释放的复杂双通路机制发挥治疗作用：激活PI3K/Akt/eNOS信号促进内皮再生和NO生产，同时抑制RhoA/ROCK通路抑制VSMC增殖、迁移和表型转换。这一策略从根本上克服了传统中药口服或注射给药的固有局限性，通过其双网络水凝胶在靶点实现持续药物释放，有效维持局部治疗浓度。

该研究开创了一种"从草药到设备"（herb-to-device, HTD）的材料化策略，超越了传统中药口服/注射递送的限制。通过将具有心血管保护作用的植物源生物活性化合物（PLP和异黄酮）通过先进材料科学和界面工程（包括等离子体激活和双交联水凝胶）整合到血管植入物中，建立了一个精准功能化的介入平台。IAPP实现的稳健界面整合和ECM模拟的水凝胶粘弹性确保了血管血流动力学下的机械适应性和界面稳定性，同时双网络架构提供了一个理想的药物洗脱平台，利用PLP作为天然载体的内在生物相容性实现多种治疗剂的时间控制释放。这种方法协同靶向关键的动脉粥样硬化病理通路，促进内皮修复、 normalize 脂质代谢和调节血管平滑肌细胞（SMC）表型，避免了传统药物洗脱涂层常见的突发释放和系统毒性，为动脉粥样硬化的精准干预提供了一个有前景的设备解决方案，同时建立了植物源生物活性在再生医学和植入设备中的范式，标志着传统医学现代化与心血管创新中精准健康的汇聚点。