动脉粥样硬化是导致全球主要死亡原因之一，它是一种慢性、进行性的炎症性疾病，与免疫细胞（尤其是单核细胞、巨噬细胞）、氧化应激、炎症介质的释放、黏附分子表达和血小板活化密切相关。其中，血管支架植入是治疗动脉粥样硬化的方法之一。然而，支架植入过程是一种侵袭性操作，不可避免地对血管造成损伤，加重病灶部位“Initial Stage”的氧化应激、血浆沉积、炎症反应，进而促进“Repair Stage”的炎症反应及平滑肌细胞过度增生，导致支架内晚期再狭窄和晚期血栓。复杂的微环境对支架表面内膜的快速修复带来了极大的挑战。因此，具有调控微环境稳态的表面是使支架快速再内皮化的重要手段。

支架作为异物植入体内，水、蛋白质和细胞会分别以不同的速度黏附在材料表面，其中水分子的吸附决定了蛋白质的吸附状态，而蛋白质的吸附又将进一步影响不同细胞的生长状态。因此，从源头调控材料对水和蛋白质的吸附也许是一种行之有效的方法。其中，超亲水表面与血液接触后会快速形成一层水合层，可以阻抗蛋白质的黏附并维持黏附蛋白的天然构象，有效抑制急性血栓和急性炎症的发生。传统的超亲水表面，如聚乙二醇分子刷和两亲性离子表面，都具有优异的抗污性能；但同时也给血管内皮细胞（Endothelial cells, ECs）的黏附和生长带来了不利的影响。因此，构建能长效维持微环境稳定又能满足ECs生长的表面具有重要的意义。

根据多巴胺、(-)-表没食子儿茶素没食子酸酯［(-)-Epigallocatechin gallate，EGCG］与金属铜离子（Cu²⁺）在双电子氧化剂作用下的性质，我们通过简单、高效的“one-pot”方法，构建了一种具有钝化蛋白吸附性能的多功能PDA/EGCG/Cu涂层。通过单一蛋白质和全血浆蛋白黏附实验证实，涂层PDA/EGCG/Cu植入后在水合层的作用下可以显著抑制蛋白的黏附和变性；但随着接触时间延长，表面的活性官能团如醌基、氨基、酚羟基和苯环等会通过共价和非共价作用吸附蛋白，使蛋白的黏附量缓慢增加，但表面依然保持着良好的润湿性（图1a）。该实验结果证实，区别于传统的超亲水表面，此类新型涂层具有优异的钝化蛋白吸附性能，这对内皮细胞的黏附和生长具有重要的意义。在钝化蛋白吸附平台、多酚和一氧化氮（Nitric oxide, NO）的协同作用下，PDA/EGCG/Cu涂层不仅满足了ECs的黏附，还可以促进ECs迁移并减少氧化应激带来的损伤；同时有效地抑制了巨噬细胞的黏附、激活和释放炎症因子，调控细胞从M1型向M2型转化。平滑肌细胞培养证实，表面可以有效抑制平滑肌细胞的黏附和生长（图1b）。体内、体外血液相容性实验评价发现，PDA/EGCG/Cu涂层可以有效地阻抗血小板的黏附和激活；而且通过调控血液微环境稳态，赋予了表面优异的长效血液相容性（图2a）。新西兰大白兔腹主动脉支架植入结果显示，PDA/EGCG/Cu涂层实现了材料表面优异的促支架内膜快速修复功能，而且覆盖的内皮细胞具有健康内皮细胞分泌NO的生物学功能（图2b）。

综上，本研究所构建的多功能钝化蛋白吸附涂层，通过钝化蛋白吸附平台与多酚、NO的协同作用，有效调控了支架病灶微环境的稳态，为表面快速内皮化提供了有力的保障。此类钝化蛋白吸附涂层为血液植/介入材料特别是肾脏疾病相关的材料和器械（如血液透析静脉支架、肾动脉支架、中心静脉导管等）的表面改性打开了一个新的窗口。    

图1　多功能钝化蛋白吸附涂层的示意图

图2　PDA/EGCG/Cu涂层的体内血液相容性和支架植入

丁小强教授：目前冠状动脉粥样硬化疾病是全球范围内的一种主要健康挑战，对个体和整个社会都带来了严重的危害。血管支架植入是恢复血管通畅、降低心脏事件风险和提高患者生活质量的重要方法之一。然而，支架植入后面临着复杂的微环境，如氧化应激、持续的炎症反应、血栓形成及平滑肌细胞过度增殖等，给支架表面内膜化带来了极大的影响。基于此，付平教授和王云兵教授团队通过巧妙、高效的方法构建了一种新型的具有钝化蛋白吸附特性的多功能涂层，该涂层的超亲水性能有效解决了支架植入初期由于血浆蛋白和细胞非特异性黏附带来的急性血栓和急性炎症问题；同时表面大量的活性基团满足了内皮细胞的黏附。钝化蛋白吸附平台、信号分子NO和多酚EGCG协同维持了支架修复期微环境的稳态，为内皮细胞的快速生长提供了有利条件。该新型涂层支架的体内植入实验也证实了此类涂层不仅具有促进支架快速内皮化的功能，而且新生内膜具有健康内皮细胞相应的生物学功能。同时，该研究成果也可以扩展到其他材料的表面改性处理，为生物材料及器械的表面改性提供了一个新的策略。

我们首次制备了具有优异生物学功能的超亲水聚多巴胺涂层，并对涂层的理化性能和生物学功能进行了系统的检测和表征，部分成果也投稿在Chemical Engineering Journal、Materials Science and Engineering C等期刊上，但相关的检测基本都是体外实验和体内短期实验的结果。后来，在一次蛋白黏附实验中，意外发现随着孵育时间的延长，涂层表面黏附的蛋白含量不断增加，于是我们进一步检测了吸附蛋白的构象变化，发现表面虽然吸附蛋白，但却能很好地维持黏附蛋白的构象，且依然比未改性的基材具有更优异的血液相容性。因此，此类涂层不仅可以抑制支架植入初期带来的急性血栓和急性炎症问题，还可以满足内皮细胞的黏附，对于血管支架而言具有重要的意义。因为，普通的超亲水表面虽然具有较好的阻抗性能，但同样也会影响血管内皮细胞的黏附和生长。此外，血管支架植入后，面临着复杂的微环境，包括介入损伤、氧化应激、炎症反应、血栓形成、平滑肌细胞过度增殖等，而且这些不利因素之间存在互相增强的内在联系，严重影响支架的高效内皮化进程。因此，在钝化蛋白吸附的基础上，需要引入其他的生物活性分子协同发挥生物学功能。通过工艺的不断优化，我们构建了此类具有钝化蛋白吸附特性的多功能涂层。