第一部分 新型生物全降解PLLA/ACP血管支架植入猪冠状动脉可行性、安全性及组织相容性研究及α-SM-actin的表达水平。研究背景冠心病发病率逐年升高。作为主要治疗手段的冠脉支架治疗是目前有效的治疗方法。然而在支架研发的道路上,目前以聚乳酸类材料为代表的新一代生物可降解支架成为了支架研究领域的热门选择。尽管聚左旋乳酸(Poly-L-Lactic Acid,PLLA)生物可降解支架具有不错的支撑性能和生物安全性,但是PLLA材料降解产生的中间产物乳酸会对支架周围组织产生炎症反应。为了解决单纯PLLA材料生物相容性问题,本课题组在PLLA材料中加入了纳米级无定型磷酸钙(Amorphous calcium phosphate,ACP)材料,前期实验证实 PLLA/ACP 材料在体外具有良好的生物相容性。研究目的评估PLLA/ACP新型生物全降解支架植入实验猪冠状动脉的可行性、对机体的安全性情况,并且通过对比单纯PLLA支架观察PLLA/ACP支架是否对周围血管组织具有更好地生物相容性。研究方法将6枚普通PLLA生物全降解支架和6枚PLLA/ACP新型生物全降解支架分别植入到12头小型猪冠状动脉内。植入过程中术者评估支架系统的输送性能及支架释放的可行性程度。在术前、术后1天、3天、7天、14天、28天抽取静脉血标本行血常规、肝肾功能、心肌酶含量测定。并在术前及28天抽取冠状动脉血进行NO、VEGF、CRP、ANG Ⅱ浓度检测。在支架植入后28天,冠脉造影评估支架一般性能及管腔通畅情况,并通过定量冠脉造影方法测量参考管腔直径(RVD)、平均支架管腔直径(MLD)及支架管腔直径狭窄百分率(DS%)。28天造影复查后处死所有动物,取出支架段血管行病理形态学观察,HE染色、ET染色观察血栓形成,进行损伤评分、炎症评分、纤维化评分及内皮化评分,并且测量新生内膜面积。病理切片采用免疫组织化学染色方法检测NF-κB、eNOS、PECAM-1研究结果新型生物全降解支架植入实验猪冠脉具有良好的可操作性,所有支架能够较好的展开并释放到指定冠脉位置。所有支架植入后28天时冠脉通畅,无明显管壁夹层、充盈缺损及血栓形成等现象。QCA结果显示RVD、MLD、DS%两组无明显差异(P<0.05)。血液学结果显示两组支架均未导致血常规、肝肾功能、心肌酶明显的改变,且两组之间无明显统计学差异(P<0.05)。动脉血血清检查,PLLA/ACP 组 VEGF 浓度、NO 浓度高于 PLLA 组(309.86±49.37pg/ml,222.04±55.16pg/ml,P<0.05),(129.96±9.52μmol/L,79.55±16.55μmol/L,P<0.05)。PLLA/ACP组炎症评分及纤维化评分均低于PLLA组(1.19±0.32,1.78±0.46,P<0.05),(0.89±0.36,1.44±0.40,P<0.05),内皮化积分高于 PLLA 组(3.39±0.47,2.36±0.64,P<0.05)。新生内膜面积实验组小于对照组(1.70±0.25mm2,2.17±0.33mm2,P<0.05)。免疫组化结果显示PLLA/ACP组NF-κB表达指数小于PLLA组(22.07±3.18,28.59±3.54,P<0.05),eNOS、PECAM-1 表达指数显著高于 PLLA 组(38.53±4.25,27.53±3.55,P<0.01),(29.40±3.84,19.78±3.50,P<0.05)。研究结论新型生物全降解PLLA/ACP支架系统植入猪冠状动脉可行性优良。支架周围组织炎症反应轻微,血管内皮化程度高,内皮功能恢复更佳,ACP的加入能够有效地降低PLLA材料引起的炎症反应并且能够促进内皮修复进程,具有良好的安全性及生物相容性,为今后的生物全降解支架研发和临床应用提供可靠地指导。第二部分 连续定量冠脉造影和血管内超声方法评价新型生物全降解PLLA/ACP血管支架植入小型猪冠状动脉6个月疗效研究背景PLLA生物可降解支架具有一定的支撑性能,但是比起金属支架还有很大的差距。为了能够在不增加支架厚度而同样达到与金属支架相同支撑力的条件下只能考虑采用复合生物降解材料来改善PLLA支撑力欠缺的缺点。本课题组在PLLA材料中加入的纳米级ACP材料,不仅能够增加单纯PLLA材料的生物相容性而且还能够改善PLLA材料的力学性能。前期体外实验已经证实PLLA/ACP材料具有更好地径向支撑力。研究目的采用定量冠脉造影和血管内超声方法评估PLLA/ACP新型生物全降解支架植入实验猪冠状动脉较之单纯PLLA支架具有更好地支撑性能和临床表现。研究方法12头小型猪冠状动脉内植入6枚PLLA/ACP新型生物全降解支架和6枚普通PLLA生物全降解支架(每头猪一枚支架)。术后1月、6月再次进行血管造影和血管内超声检查。其中冠脉造影评估支架一般性能及管腔通畅情况,并通过定量冠脉造影软件分析术后测量参考管腔直径(RVD)、平均支架管腔直径(MLD)及和晚期管腔丢失(LLL)百分率。血管内超声评估支架植入处1月和6月时冠脉通畅程度、有无血栓形成、血管再狭窄等情况。分析术后IVUS分析贴壁不良率(SMR)及术后1月和6月支架重叠率(SOR)。并使用定量血管内超声方法测量参考血管面积(RVA)、平均支架面积(MSA)、平均支架管腔面积(MLA)及管腔开放率(LPR)。研究结果在支架植入时PLLA组中5/6枚支架与PLLA/ACP组中2/6枚支架进行了后扩张,PLLA/ACP支架释放后弹性回缩更加轻微。造影复查结果显示,PLLA/ACP组支架段MLD在1月和6月复查时均明显大于PLLA组,(2.29±0.16mm,1.96±0.21mm,P<0.05)(2.47±0.22mm,2.08±0.25mmm,P<0.05),PLLA/ACP组支架段LLL在1月和6月复查时均明显小于PLLA组,(0.6±0.19mm,0.97±0.15mm,P<0.05)(0.42±0.20mm,0.75±0.22mmm,P<0.05)。血管内超声检查结果显示PLLA/ACP组支架杆的SMR明显低于PLLA组(5.84%±3.56%,17.72%±4.86%,P<0.05);在SOR方面PLLA/ACP组支架段在1月和6月复查时均明显小于 PLLA 组(4.85%±3.58%,12.85%±4.77%,P<0.05)(6.17%±4.63%,17.65&±4.29%,P<0.05)。PLLA/ACP 组支架段在 1 月复查时 MSA、MLA、LPR均明显大于 PLLA 组,(6.23±0.33 mm2,5.54±0.38 mm2,P<0.05)(4.31±0.46 mm2,3.41±0.58 mm2,P<0.05)(72.07%±6.84%,56.27%±6.44%,P<0.05)。同样PLLA/ACP组支架段在6月复查时MSA、MLA、LPR均明显大于PLLA组(6.35±0.45 mm2,5.35±0.51 mm2,P<0.05)(4.76±0.46 mm2,3.77±0.46 mm2,P<0.05)(78.01%±12.29%,61.69%±9.76%,P<0.05)。研究结论新型生物全降解PLLA/ACP支架植入小型猪冠脉时弹性回缩小,植入后能够维持6个月形态不变和有效的支撑。较之单纯PLLA支架具有更好地支撑作用,更强的径向支撑力,更大的管腔开放程度。对于生物降解支架的研发起到了强有力的推动作用,为以后支架临床表现提供有力的指导和帮助。第三部分 新型生物全降解PLLA/ACP血管支架植入小型猪冠状动脉长期支架降解及血管修复研究研究背景冠心病介入治疗主要以植入支架治疗为主。目前主要支架材料均为金属材料,虽然能够有效的支撑狭窄的血管但是由于长期存留血管中造成了血管弹性丧失,管壁持续炎症和过敏反应,更加容易导致支架内血栓形成、支架内再狭窄的发生。近年来新兴的生物可降解支架植入血管后可以起到临时支撑作用,其后不断降解直到最终消失,带来了更好地治疗方法能够使病变血管恢复自身的结构和功能。本课题组所采用的新型生物全降解PLLA/ACP支架能够满足设计要求具有良好的生物学和机械性能。研究目的本研究将新型生物全降解PLLA/ACP支架(Novel fully bioresorbable scaffold,NFBS)和药物洗脱金属支架(Drug-eluting stent,DES)共同植入小型猪冠脉内,通过24个月影像学和病理学的连续动态观察来评价生物支架植入体内长期生物相容性、支撑性能以及降解情况。为推进冠脉新型生物全降解PLLA/ACP药物缓释支架的临床试验奠定实验基础和理论依据。研究方法25头西藏小型猪共植入50枚支架,其中每头小型猪冠状动脉内各植入1枚NFBS和1枚DES。在支架术后1月、6月、12月、24月进行造影检查,评估支架植入处冠脉通畅程度,使用QCA测量并计算参考血管直径(RVD)、平均管腔直径(MLD)和晚期管腔获得(LLG)。并在造影后进行IVUS检查,评估有无血栓形成。QIVUS测量计算参考血管面积(RVA)、平均支架面积(MSA)、平均管腔面积(MLA)及管腔开放率(LPR)。各时间点复查后处死动物(1月处死12头,6月处死5头,12月处死4头,24月处死4头)。生物全降解支架血管段切片HE染色观察血栓形成并进行炎症评分,测量平均支架杆厚度。病理切片采用免疫组织化学染色方法检测生物支架NF-κB的表达水平。扫面电镜观察术后1月、6月生物支架表面内皮覆盖情况。体视镜观察生物全降解支架杆在1月、6月、12形态变化。研究结果所有支架在植入后1月,6月、12月、24月复查时均无明显充盈缺损、管壁夹层、及血栓形成现象。QCA结果显示NFBS支架在6月具有同DES相同的支架管腔面积(2.78±0.30mm,2.75±0.29mm,P>0.05)。NFBS支架晚期管腔获得逐渐增加在12月和24月时明显多于DES组(0.25±0.10mm,0.08±0.11mm,P<0.05)(0.47±0.13mm,0.06±0.26mm,P<0.05)。QIVUS 结果显示金属支架MSA从植入后到24个月时无明显变化(P>0.05)而生物支架MSA从12月到24月均有所增加较之植入后有明显增加(P<0.05)。相比于金属支架24个月MLA没有明显变化,生物支架在6个月后RVA及MLA同步扩大。在24个月时NFBS 的 LPR 明显大于 DES(92.10±4.59,72.85±9.8,P<0.05)。扫描电镜显示,1个月时支架表面有薄层内皮细胞覆盖并且在6个月时生物支架表面内皮细胞排列紧密,覆盖完全。体视显微镜显示在1个月时NFBS支架杆四周棱角分明,降解到6个月时支架杆边缘变得毛糙,在12个月时支架杆边缘模糊,腐蚀加重。病理学结果显示从术后1月到术后24月炎症积分和NF-κB 阳性指数逐渐减少(1.46±0.51,0.77±0.38,0.21±0.19,0.23±0.22,P<0.05)(36.79±4.78,19.79±3.89,5.79±2.85,4.53±2.55,P<0.05)。研究结论通过生物支架和金属支架植入小型猪冠脉24个月的对比观察,生物支架管腔能够伴随着正常参考血管的增长而增大,使得晚期管腔获益增加,能够促进血管修复治疗,有效的解决了金属支架晚期血管负性重塑的缺点,对于临床上冠心病患者血管恢复治疗提供了更好的选择。