心血管系統疾病是危害人類健康的主要疾病之一，心血管植入支架已成為治療心血管疾病、抑制血管狹窄的主要手段，但血栓形成和再狹窄是其應用過程中亟待解決的主要問題。已有研究表明，再狹窄主要歸因于心血管植入支架表面的內皮層損傷。因此，促進血管植入支架表面快速內皮化將顯著降低再狹窄率，避免血栓的形成。本文以心血管支架表面改性為主線，從預防再狹窄的角度歸納了近年來心血管植入支架材料表面改性的方法和進展，并對利用不同生物分子實現血管支架表面原位內皮化的方法及其未來發展的可行性進行了相應的探討。
引用本文： 魏雨, 張景迅, 范娟娟, 李浩列, 畢紅. 心血管支架表面改性及應用. 生物醫學工程學雜志, 2016, 33(3): 593-597,608. doi: 10.7507/1001-5515.20160099 復制
引言
根據世界衛生組織進行的調查，每年心血管疾病所引起的死亡人數約占死亡總人數的1/3，心血管疾病已成為威脅人類健康的頭號殺手[1-2]。自1986年Jacques Puel和Ulrich Sigwart醫師成功實施了第一例冠狀動脈支架植入手術之后，基于支架的經皮穿刺冠狀動脈成形術(percutaneous trans-luminal coronary angioplasty,PTCA)已成為心臟病介入治療的主要手段。它可以有效抑制血管尤其是冠狀脈管系統的狹窄，從而成為冠心病介入治療史上的一個里程碑。
冠狀動脈支架發展至今經歷了三段歷程：裸支架時代、藥物洗脫支架時代以及原位內皮化支架時代。而在其發展歷程中，評價冠狀動脈支架優劣性能的關鍵因素主要包括支架選用的材質、支架的結構以及支架表面的修飾改性[3]。本文綜合以上因素，綜述了心血管支架從裸支架、藥物洗脫支架到原位內皮化支架的研究進展。
1 裸支架植入材料
作為在體內應用的生物材料，支架不僅需要具備優良的生物相容性，還應該具有良好的物理機械性能和可加工性能[4]。因此，具有良好生物功能性和優異加工性的金屬裸支架成為PTCA中最早采用的一類支架，如316L不銹鋼支架、鈷鉻合金支架以及鎳鈦合金支架等，均因其良好的機械性能而被作為支架材料廣泛使用[5]。但是金屬裸支架所引發的再狹窄問題阻礙了其進一步的應用[6]。
PTCA術后再狹窄的主要原因是由于支架在植入過程中內皮層遭到破壞引發凝血等炎性反應，而炎性反應會刺激平滑肌細胞分裂、增生并向內膜遷移，從而使新生內膜過度增生，導致再狹窄[7-8]。由于裸露的金屬支架在植入過程中會損傷血管內膜，同時在循環的血液中釋放出重金屬離子，這些綜合因素導致了內皮層損傷以及血栓的形成。研究表明，15%~20%接受裸支架植入的PTCA患者會在支架植入部位產生不同程度的血管內再狹窄。
2 藥物洗脫支架
由前所述可知，內皮層被破壞導致的內膜過度增生是再狹窄產生的主要原因[7-8]。因此，在支架表面負載抑制平滑肌細胞生長的藥物對于新生內膜可起到很好的抑制作用，從而抑制再狹窄發生。藥物洗脫支架由此誕生[9]。通過一系列的應用研究，藥物洗脫支架在臨床應用方面取得了卓越的成績，從而成為PTCA的新里程碑。
2.1 涂層與藥物選擇
藥物洗脫支架，又稱藥物釋放支架，是指在金屬支架表面通過包覆的方法固定藥物，在支架到達血管病變部位以后，負載的藥物會從支架表面通過洗脫方式逐漸釋放并發揮生物效應，達到治療目的[9]。通常意義上的藥物洗脫支架包括三個部分：作為基底的支架基材、支架表面修飾涂層以及所負載的藥物[9]。支架涂層主要包含高分子涂層、無機金屬涂層、陶瓷涂層等[10]；所負載的藥物主要包括免疫抑制劑類、細胞增殖抑制劑類和抗炎癥類[11]。其中免疫抑制劑是指以雷帕霉素為代表的藥物及其衍生物西羅莫司、佐他莫司和依維莫司等，細胞增殖抑制劑包括紫杉醇和放線菌素D等，抗炎癥劑有地塞米松等[11]。目前通過美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration,FDA)認證的藥物主要有雷帕霉素和紫杉醇等[12]。
2.2 第一代藥物洗脫支架
由于在治療血管再狹窄方面的卓越表現，藥物洗脫支架迅速在冠狀血管再生領域占據了很大市場，在一些國家甚至達到了90%以上[13]。目前在臨床上使用的藥物洗脫支架以強生公司的Cypher支架和波士頓科技公司的Taxus支架為代表，二者分別于2003年和2004年被美國FDA批準用于臨床。Cypher支架采用多涂層載藥方式以實現更好的藥物控釋，研究結果表明，Cypher支架可以在體內進行長達90天的緩慢可控的釋放[14]。Taxus支架則是以不可降解的苯乙烯類聚合物為涂層負載紫杉醇，體內研究表明紫杉醇在最初2天內以暴釋方式釋放，隨后緩慢釋放，直至30天釋放完畢[15]。5年的臨床跟蹤結果表明，在綜合臨床效果方面，Cypher支架和Taxus支架具有相似的結果[16]。
2.3 新型藥物洗脫支架
然而，隨著藥物洗脫支架商業用途的多元化，其隱藏的風險也引起了各方注意[17]。究其原因，主要是因為藥物洗脫支架的優劣不僅取決于藥物本身，還與支架基材以及藥物涂層緊密相關。支架類型、載藥涂層不同可直接影響藥物在支架表面的分布以及藥物釋放速率，從而決定藥物洗脫支架的最終效果。因此，人們在第一代藥物洗脫支架的基礎上進行了改進，以期令設計出的藥物洗脫支架具有更好的生物相容性和更低的風險。
對支架的改進主要從支架基底的材質和涂層選擇方面進行優化[18]。支架材料方面，由最早使用的不銹鋼(316L)發展到后來的鈷鉻支架(CoCr)。鈷鉻支架具有優良的抗輻射性能和物理機械性能，以此作為支架基材更有利于藥物傳輸[19]。此外，還有以鎂合金、鐵合金為代表的生物可吸收合金支架[20]。而對載藥涂層的設計，人們將研究重點由傳統的穩定涂層轉向了可降解涂層材料上，如聚乳酸[21]及其共聚物——聚乳酸-乙醇酸共聚物[22]等。可降解聚合物涂層的主要特點是具有良好的藥物控釋和緩釋性能，且聚合物最終能夠在體內降解并排出體外，避免了長期的異物反應。此外，仿細胞膜結構的磷酸膽堿(phosphorylcholine,PC)仿生聚合物涂層由于其良好的生物相容性，也在藥物洗脫支架方面得到了很好的應用。BiodivYsio支架以甲基丙烯酰基磷酸膽堿和甲基丙烯酸月桂醇酯的共聚物作為支架涂層，臨床表現優異[23]。另外，美敦力公司(Medtronic)研制的PC-zotarolimus鈷鉻合金支架[24]及雅培公司(Abbott)研制的PC-zotarolimus鉭/不銹鋼支架[25]等也均有良好的臨床表現。
3 植入支架的原位內皮化
歸根結底，藥物洗脫支架主要通過釋放藥物對細胞產生毒性來抑制平滑肌細胞生長，從而達到抑制再狹窄的目的。然而，這些藥物在抑制平滑肌細胞遷移和增殖的同時，也抑制了內皮細胞的遷移、增殖和內皮祖細胞的歸巢、分化以及組織因子的表達，使得血管內皮愈合延遲或者不愈合，從而增加支架晚期血栓和再狹窄的發生。換句話說，藥物洗脫支架并不能從根本上治療再狹窄，只是使再狹窄發生時間推遲而已。因此，人們開始將研究焦點集中于支架表面的內皮自然修復方面，以期得到內皮化的心血管支架，這種具有內皮化功能的心血管支架有望解決目前再狹窄與血栓的問題。
支架的原位內皮化是指到達心血管病變部位后的支架，其表面修飾改性的涂層能夠原位誘導內皮細胞和血液循環中內皮祖細胞的黏附、分化和生長，在支架表面形成類似天然的血管內皮層，從而抑制血管再狹窄[26-27]。其中最主要的方法是通過表面修飾手段在支架表面固定各種內皮細胞/內皮祖細胞選擇性生物分子以實現對內皮細胞/內皮祖細胞的特異性快速黏附而獲得內皮化。這些內皮細胞特異性的黏附分子包括細胞外基質中的多肽序列、抗體、一氧化氮供體以及核酸適配子aptamer等。
3.1 一氧化氮信號分子
一氧化氮是體內非常重要的一種信號分子，它在心腦血管、神經以及免疫系統的調節中具有不可或缺的生物學地位。血液中的一氧化氮主要來源于血管內皮細胞，它能夠有效防止血小板在支架表面的黏附與激活；同時一氧化氮對平滑肌細胞的遷移和內皮細胞的增殖也能分別起到抑制和促進作用，從而減少血管內再狹窄的發生[28]。因此，設計能夠局部釋放一氧化氮的血管植入材料，是解決心血管支架植入后發生血栓和再狹窄的一條可行途徑。
Taite等[29]制備了含酪氨酸-異亮氨酸-甘氨酸-絲氨酸-精氨酸(YIGSR)多肽同時可釋放一氧化氮的聚氨酯-聚乙二醇聚合物涂層，研究發現該涂層能特異性誘導血管內皮細胞黏附而抑制平滑肌細胞的黏附。在此基礎上，他們又通過多肽自組裝的方法制備了含一氧化氮供體的仿內皮細胞外基質結構納米纖維，同樣能夠顯著促進內皮細胞增殖并抑制血小板和平滑肌細胞的黏附，且一氧化氮可持續釋放達30天左右[30]。
除了將單一生物誘導分子固定在支架表面促進體內原位內皮化的方法，近來也有學者將藥物洗脫支架和內皮化支架結合起來，綜合利用二者的優點。Gallo等[31]在抗增生的紫杉醇藥物洗脫支架表面同時負載一氧化氮供體，結果顯示，這種新穎的支架在抑制內膜增生的同時很好地促進了血管內皮化形成，從而抑制了支架晚期血栓的發生。
3.2 特異性促進內皮細胞黏附的多肽分子
精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)三肽是細胞間識別的最小序列，能夠有效促進細胞的生長[27]。Tugulu等[32]通過聚合物刷將RGD固定在表面后發現，內皮細胞的黏附得到很大的改善。Joner等[33]則發現RGD環肽對內皮細胞的特異選擇性更強，將表面固定環肽RGD的支架植入兔子體內，7天后結果顯示支架表面能顯著促進內皮細胞的分化、遷移和增殖。
最近研究發現，纖連蛋白中的精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-纈氨酸(REDV))多肽以及半胱氨酸-REDV五肽序列對內皮細胞呈現良好的選擇性。Wei等[34]在基材表面固定REDV對內皮細胞和平滑肌細胞進行共培養，結果顯示能夠實現混合細胞體系中內皮細胞的選擇性黏附；進一步的體內結果顯示，REDV修飾的支架表面在兔體內28天的內膜層優于裸支架，且管腔再狹窄率顯著降低。Monchaux等[35]則發現REDV結合RGD能更好地促進人臍靜脈內皮細胞在抗黏附的羧基化修飾葡聚糖凝膠層表面的黏附。
3.3 原位捕獲內皮祖細胞的生物抗體
對于內皮祖細胞而言，通常認為CD34+抗原是其最重要的標志分子。無論早期或晚期的內皮祖細胞，其表面均有CD34+抗原表達。根據內皮祖細胞這一特性以及抗原與抗體結合的原理，包被CD34抗體的支架植入血管后可以自動捕捉血液中的內皮祖細胞，使之附著在支架上，然后在局部快速分化為血管內皮細胞，從而快速修復損害的血管內膜。
2003年，Orbusneich公司利用抗原-抗體相互作用在支架表面固定抗CD34抗體，成功設計了具有內皮祖細胞捕捉功能的支架(Genous)，并于2004年獲得歐盟安全認證。動物實驗結果表明：負載CD34抗體的支架表面分別在1小時和2天內完成內皮祖細胞的黏附和內皮層的形成，新生內膜得到明顯抑制[36]。最近Petersen等[37]在左旋聚乳酸涂層修飾的支架表面固定CD34抗體，同樣構建了內皮細胞生長良好的支架內皮層。
3.4 基于SELEX篩選技術的核酸適配子
此外，研究者們也在進行更深層面的研究去實現對內皮祖細胞的快速捕獲，以期獲得體內快速內皮化的新方法。其中配體指數級富集系統進化技術(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)以其新穎高效的優點引起人們廣泛的興趣和關注[38]。SELEX篩選技術是指從大量的單鏈核苷酸庫中篩選出能夠特異性結合靶物質的單鏈核苷酸，即核酸適配子，該核酸適配子和配體之間可以進行特異性的一對一結合，且具有分子量小、配體廣泛、可進行多種修飾等優點[39]。Hoffmann等[40]利用SELEX技術以內皮前體細胞為靶物質篩選得到與內皮祖細胞具有高度親和性的單鏈DNA適配子，并分別將其固定于鈦合金表面和聚乙二醇涂層表面，結果表明，鈦合金表面和聚合物涂層表面均能夠從全血中捕獲內皮祖細胞，促進內皮愈合并阻止內膜增生。
內皮細胞核酸適配子由于是以整個細胞為靶物質，因此克服了抗體或細胞黏附肽固定技術中單一識別細胞膜某一膜蛋白的缺點，且其與靶物質的結合力與抗原-抗體間的作用力相當，可以實現快速、高特異性的內皮細胞/內皮祖細胞的捕獲；此外，其穩定性遠優于抗體，不容易失活。這些優點都表明核酸適配體固定是心血管植入支架體內內皮化修飾的又一新的發展方向。
4 結論與展望
目前，藥物洗脫仍然是解決再狹窄的一個有效途徑，但是現有藥物洗脫支架存在的晚期血栓和再狹窄的問題不容忽視。為了解決這一問題，對藥物涂層支架進行了涉及材料學、化學以及生物學等多學科的研究改進。材料學方面，除了傳統的金屬支架，尋找具有良好機械和支架表面結合力的藥物載體如金屬合金支架、可生物降解聚合物支架等將成為今后藥物緩釋支架的研究方向。化學方面，對于支架表面的修飾改性，具有良好生物相容性的高分子材料，尤其是仿細胞膜和仿細胞外基質的仿生生物高分子材料正在成為表面修飾的主要研究領域。另外，目前支架結構以及涂層的設計沒有考慮到藥物負載的影響，如果根據藥物的局部釋放動力學特點設計不同的涂層以改善藥物涂層支架的結構，將會得到更佳的藥物緩釋效果。生物學方面，在對支架晚期血栓和再狹窄機制深入研究的基礎上提出的支架體內原位內皮化的新策略，目前得到了廣大研究學者的認可。國內外已經開展了不少關于支架原位內皮化的研究，通過對血管內皮層損傷的修復有望解決血管再狹窄的問題。
盡管關于內皮細胞/內皮祖細胞捕獲支架的研究已有大量體內外研究結果，但距離臨床應用仍有很長的路要走。未來的研究不僅要更透徹細致地分析內皮祖細胞的生物學特性，同時還要關注體內微環境對細胞行為更深層次的影響，從而真正實現原位快速內皮化的支架設想。除此之外，能夠更好地控制藥物釋放以及實現內皮細胞/內皮祖細胞捕獲技術的生物功能性支架聚合物涂層的研發，也是下一代心血管支架的研究熱點。
引言
根據世界衛生組織進行的調查，每年心血管疾病所引起的死亡人數約占死亡總人數的1/3，心血管疾病已成為威脅人類健康的頭號殺手[1-2]。自1986年Jacques Puel和Ulrich Sigwart醫師成功實施了第一例冠狀動脈支架植入手術之后，基于支架的經皮穿刺冠狀動脈成形術(percutaneous trans-luminal coronary angioplasty,PTCA)已成為心臟病介入治療的主要手段。它可以有效抑制血管尤其是冠狀脈管系統的狹窄，從而成為冠心病介入治療史上的一個里程碑。
冠狀動脈支架發展至今經歷了三段歷程：裸支架時代、藥物洗脫支架時代以及原位內皮化支架時代。而在其發展歷程中，評價冠狀動脈支架優劣性能的關鍵因素主要包括支架選用的材質、支架的結構以及支架表面的修飾改性[3]。本文綜合以上因素，綜述了心血管支架從裸支架、藥物洗脫支架到原位內皮化支架的研究進展。
1 裸支架植入材料
作為在體內應用的生物材料，支架不僅需要具備優良的生物相容性，還應該具有良好的物理機械性能和可加工性能[4]。因此，具有良好生物功能性和優異加工性的金屬裸支架成為PTCA中最早采用的一類支架，如316L不銹鋼支架、鈷鉻合金支架以及鎳鈦合金支架等，均因其良好的機械性能而被作為支架材料廣泛使用[5]。但是金屬裸支架所引發的再狹窄問題阻礙了其進一步的應用[6]。
PTCA術后再狹窄的主要原因是由于支架在植入過程中內皮層遭到破壞引發凝血等炎性反應，而炎性反應會刺激平滑肌細胞分裂、增生并向內膜遷移，從而使新生內膜過度增生，導致再狹窄[7-8]。由于裸露的金屬支架在植入過程中會損傷血管內膜，同時在循環的血液中釋放出重金屬離子，這些綜合因素導致了內皮層損傷以及血栓的形成。研究表明，15%~20%接受裸支架植入的PTCA患者會在支架植入部位產生不同程度的血管內再狹窄。
2 藥物洗脫支架
由前所述可知，內皮層被破壞導致的內膜過度增生是再狹窄產生的主要原因[7-8]。因此，在支架表面負載抑制平滑肌細胞生長的藥物對于新生內膜可起到很好的抑制作用，從而抑制再狹窄發生。藥物洗脫支架由此誕生[9]。通過一系列的應用研究，藥物洗脫支架在臨床應用方面取得了卓越的成績，從而成為PTCA的新里程碑。
2.1 涂層與藥物選擇
藥物洗脫支架，又稱藥物釋放支架，是指在金屬支架表面通過包覆的方法固定藥物，在支架到達血管病變部位以后，負載的藥物會從支架表面通過洗脫方式逐漸釋放并發揮生物效應，達到治療目的[9]。通常意義上的藥物洗脫支架包括三個部分：作為基底的支架基材、支架表面修飾涂層以及所負載的藥物[9]。支架涂層主要包含高分子涂層、無機金屬涂層、陶瓷涂層等[10]；所負載的藥物主要包括免疫抑制劑類、細胞增殖抑制劑類和抗炎癥類[11]。其中免疫抑制劑是指以雷帕霉素為代表的藥物及其衍生物西羅莫司、佐他莫司和依維莫司等，細胞增殖抑制劑包括紫杉醇和放線菌素D等，抗炎癥劑有地塞米松等[11]。目前通過美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration,FDA)認證的藥物主要有雷帕霉素和紫杉醇等[12]。
2.2 第一代藥物洗脫支架
由于在治療血管再狹窄方面的卓越表現，藥物洗脫支架迅速在冠狀血管再生領域占據了很大市場，在一些國家甚至達到了90%以上[13]。目前在臨床上使用的藥物洗脫支架以強生公司的Cypher支架和波士頓科技公司的Taxus支架為代表，二者分別于2003年和2004年被美國FDA批準用于臨床。Cypher支架采用多涂層載藥方式以實現更好的藥物控釋，研究結果表明，Cypher支架可以在體內進行長達90天的緩慢可控的釋放[14]。Taxus支架則是以不可降解的苯乙烯類聚合物為涂層負載紫杉醇，體內研究表明紫杉醇在最初2天內以暴釋方式釋放，隨后緩慢釋放，直至30天釋放完畢[15]。5年的臨床跟蹤結果表明，在綜合臨床效果方面，Cypher支架和Taxus支架具有相似的結果[16]。
2.3 新型藥物洗脫支架
然而，隨著藥物洗脫支架商業用途的多元化，其隱藏的風險也引起了各方注意[17]。究其原因，主要是因為藥物洗脫支架的優劣不僅取決于藥物本身，還與支架基材以及藥物涂層緊密相關。支架類型、載藥涂層不同可直接影響藥物在支架表面的分布以及藥物釋放速率，從而決定藥物洗脫支架的最終效果。因此，人們在第一代藥物洗脫支架的基礎上進行了改進，以期令設計出的藥物洗脫支架具有更好的生物相容性和更低的風險。
對支架的改進主要從支架基底的材質和涂層選擇方面進行優化[18]。支架材料方面，由最早使用的不銹鋼(316L)發展到后來的鈷鉻支架(CoCr)。鈷鉻支架具有優良的抗輻射性能和物理機械性能，以此作為支架基材更有利于藥物傳輸[19]。此外，還有以鎂合金、鐵合金為代表的生物可吸收合金支架[20]。而對載藥涂層的設計，人們將研究重點由傳統的穩定涂層轉向了可降解涂層材料上，如聚乳酸[21]及其共聚物——聚乳酸-乙醇酸共聚物[22]等。可降解聚合物涂層的主要特點是具有良好的藥物控釋和緩釋性能，且聚合物最終能夠在體內降解并排出體外，避免了長期的異物反應。此外，仿細胞膜結構的磷酸膽堿(phosphorylcholine,PC)仿生聚合物涂層由于其良好的生物相容性，也在藥物洗脫支架方面得到了很好的應用。BiodivYsio支架以甲基丙烯酰基磷酸膽堿和甲基丙烯酸月桂醇酯的共聚物作為支架涂層，臨床表現優異[23]。另外，美敦力公司(Medtronic)研制的PC-zotarolimus鈷鉻合金支架[24]及雅培公司(Abbott)研制的PC-zotarolimus鉭/不銹鋼支架[25]等也均有良好的臨床表現。
3 植入支架的原位內皮化
歸根結底，藥物洗脫支架主要通過釋放藥物對細胞產生毒性來抑制平滑肌細胞生長，從而達到抑制再狹窄的目的。然而，這些藥物在抑制平滑肌細胞遷移和增殖的同時，也抑制了內皮細胞的遷移、增殖和內皮祖細胞的歸巢、分化以及組織因子的表達，使得血管內皮愈合延遲或者不愈合，從而增加支架晚期血栓和再狹窄的發生。換句話說，藥物洗脫支架并不能從根本上治療再狹窄，只是使再狹窄發生時間推遲而已。因此，人們開始將研究焦點集中于支架表面的內皮自然修復方面，以期得到內皮化的心血管支架，這種具有內皮化功能的心血管支架有望解決目前再狹窄與血栓的問題。
支架的原位內皮化是指到達心血管病變部位后的支架，其表面修飾改性的涂層能夠原位誘導內皮細胞和血液循環中內皮祖細胞的黏附、分化和生長，在支架表面形成類似天然的血管內皮層，從而抑制血管再狹窄[26-27]。其中最主要的方法是通過表面修飾手段在支架表面固定各種內皮細胞/內皮祖細胞選擇性生物分子以實現對內皮細胞/內皮祖細胞的特異性快速黏附而獲得內皮化。這些內皮細胞特異性的黏附分子包括細胞外基質中的多肽序列、抗體、一氧化氮供體以及核酸適配子aptamer等。
3.1 一氧化氮信號分子
一氧化氮是體內非常重要的一種信號分子，它在心腦血管、神經以及免疫系統的調節中具有不可或缺的生物學地位。血液中的一氧化氮主要來源于血管內皮細胞，它能夠有效防止血小板在支架表面的黏附與激活；同時一氧化氮對平滑肌細胞的遷移和內皮細胞的增殖也能分別起到抑制和促進作用，從而減少血管內再狹窄的發生[28]。因此，設計能夠局部釋放一氧化氮的血管植入材料，是解決心血管支架植入后發生血栓和再狹窄的一條可行途徑。
Taite等[29]制備了含酪氨酸-異亮氨酸-甘氨酸-絲氨酸-精氨酸(YIGSR)多肽同時可釋放一氧化氮的聚氨酯-聚乙二醇聚合物涂層，研究發現該涂層能特異性誘導血管內皮細胞黏附而抑制平滑肌細胞的黏附。在此基礎上，他們又通過多肽自組裝的方法制備了含一氧化氮供體的仿內皮細胞外基質結構納米纖維，同樣能夠顯著促進內皮細胞增殖并抑制血小板和平滑肌細胞的黏附，且一氧化氮可持續釋放達30天左右[30]。
除了將單一生物誘導分子固定在支架表面促進體內原位內皮化的方法，近來也有學者將藥物洗脫支架和內皮化支架結合起來，綜合利用二者的優點。Gallo等[31]在抗增生的紫杉醇藥物洗脫支架表面同時負載一氧化氮供體，結果顯示，這種新穎的支架在抑制內膜增生的同時很好地促進了血管內皮化形成，從而抑制了支架晚期血栓的發生。
3.2 特異性促進內皮細胞黏附的多肽分子
精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)三肽是細胞間識別的最小序列，能夠有效促進細胞的生長[27]。Tugulu等[32]通過聚合物刷將RGD固定在表面后發現，內皮細胞的黏附得到很大的改善。Joner等[33]則發現RGD環肽對內皮細胞的特異選擇性更強，將表面固定環肽RGD的支架植入兔子體內，7天后結果顯示支架表面能顯著促進內皮細胞的分化、遷移和增殖。
最近研究發現，纖連蛋白中的精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-纈氨酸(REDV))多肽以及半胱氨酸-REDV五肽序列對內皮細胞呈現良好的選擇性。Wei等[34]在基材表面固定REDV對內皮細胞和平滑肌細胞進行共培養，結果顯示能夠實現混合細胞體系中內皮細胞的選擇性黏附；進一步的體內結果顯示，REDV修飾的支架表面在兔體內28天的內膜層優于裸支架，且管腔再狹窄率顯著降低。Monchaux等[35]則發現REDV結合RGD能更好地促進人臍靜脈內皮細胞在抗黏附的羧基化修飾葡聚糖凝膠層表面的黏附。
3.3 原位捕獲內皮祖細胞的生物抗體
對于內皮祖細胞而言，通常認為CD34+抗原是其最重要的標志分子。無論早期或晚期的內皮祖細胞，其表面均有CD34+抗原表達。根據內皮祖細胞這一特性以及抗原與抗體結合的原理，包被CD34抗體的支架植入血管后可以自動捕捉血液中的內皮祖細胞，使之附著在支架上，然后在局部快速分化為血管內皮細胞，從而快速修復損害的血管內膜。
2003年，Orbusneich公司利用抗原-抗體相互作用在支架表面固定抗CD34抗體，成功設計了具有內皮祖細胞捕捉功能的支架(Genous)，并于2004年獲得歐盟安全認證。動物實驗結果表明：負載CD34抗體的支架表面分別在1小時和2天內完成內皮祖細胞的黏附和內皮層的形成，新生內膜得到明顯抑制[36]。最近Petersen等[37]在左旋聚乳酸涂層修飾的支架表面固定CD34抗體，同樣構建了內皮細胞生長良好的支架內皮層。
3.4 基于SELEX篩選技術的核酸適配子
此外，研究者們也在進行更深層面的研究去實現對內皮祖細胞的快速捕獲，以期獲得體內快速內皮化的新方法。其中配體指數級富集系統進化技術(systematic evolution of ligands by exponential enrichment,SELEX)以其新穎高效的優點引起人們廣泛的興趣和關注[38]。SELEX篩選技術是指從大量的單鏈核苷酸庫中篩選出能夠特異性結合靶物質的單鏈核苷酸，即核酸適配子，該核酸適配子和配體之間可以進行特異性的一對一結合，且具有分子量小、配體廣泛、可進行多種修飾等優點[39]。Hoffmann等[40]利用SELEX技術以內皮前體細胞為靶物質篩選得到與內皮祖細胞具有高度親和性的單鏈DNA適配子，并分別將其固定于鈦合金表面和聚乙二醇涂層表面，結果表明，鈦合金表面和聚合物涂層表面均能夠從全血中捕獲內皮祖細胞，促進內皮愈合并阻止內膜增生。
內皮細胞核酸適配子由于是以整個細胞為靶物質，因此克服了抗體或細胞黏附肽固定技術中單一識別細胞膜某一膜蛋白的缺點，且其與靶物質的結合力與抗原-抗體間的作用力相當，可以實現快速、高特異性的內皮細胞/內皮祖細胞的捕獲；此外，其穩定性遠優于抗體，不容易失活。這些優點都表明核酸適配體固定是心血管植入支架體內內皮化修飾的又一新的發展方向。
4 結論與展望
目前，藥物洗脫仍然是解決再狹窄的一個有效途徑，但是現有藥物洗脫支架存在的晚期血栓和再狹窄的問題不容忽視。為了解決這一問題，對藥物涂層支架進行了涉及材料學、化學以及生物學等多學科的研究改進。材料學方面，除了傳統的金屬支架，尋找具有良好機械和支架表面結合力的藥物載體如金屬合金支架、可生物降解聚合物支架等將成為今后藥物緩釋支架的研究方向。化學方面，對于支架表面的修飾改性，具有良好生物相容性的高分子材料，尤其是仿細胞膜和仿細胞外基質的仿生生物高分子材料正在成為表面修飾的主要研究領域。另外，目前支架結構以及涂層的設計沒有考慮到藥物負載的影響，如果根據藥物的局部釋放動力學特點設計不同的涂層以改善藥物涂層支架的結構，將會得到更佳的藥物緩釋效果。生物學方面，在對支架晚期血栓和再狹窄機制深入研究的基礎上提出的支架體內原位內皮化的新策略，目前得到了廣大研究學者的認可。國內外已經開展了不少關于支架原位內皮化的研究，通過對血管內皮層損傷的修復有望解決血管再狹窄的問題。
盡管關于內皮細胞/內皮祖細胞捕獲支架的研究已有大量體內外研究結果，但距離臨床應用仍有很長的路要走。未來的研究不僅要更透徹細致地分析內皮祖細胞的生物學特性，同時還要關注體內微環境對細胞行為更深層次的影響，從而真正實現原位快速內皮化的支架設想。除此之外，能夠更好地控制藥物釋放以及實現內皮細胞/內皮祖細胞捕獲技術的生物功能性支架聚合物涂層的研發，也是下一代心血管支架的研究熱點。