《自然-生物技术》新文上线 | 陈俊李松团队开发血流动力学驱动的磁弹性人造血管

研究背景  

      每年全球有超过百万例手术使用血管移植物替代病变血管，其在心脑血管重建、搭桥手术及血液透析通路建立等治疗中至关重要。由于自体天然血管来源有限，合成血管移植物应用日益广泛。然而，这类血管移植物易随时间发生管腔变窄，相当比例的移植物可能在数年内功能丧失，导致缺血性终末器官损伤等并发症。尽管X射线、磁共振成像（MRI）等金标准影像技术可有效检测移植物管腔变窄，但其依赖昂贵设备和医院就诊的特性导致监测频率可能不足，尤其在资源匮乏地区。这种低频监测可能使得狭窄难以被及时察觉，直至血管严重阻塞，最终需重复手术。 

结果与展望

      为解决这一临床难题，我们开发了一种血流动力学驱动的磁弹性人造血管magnetoelastic vascular graft，MVG。磁弹性材料可在外力（如血流）作用下改变磁特性。MVG采用三层结构：两层聚碳酸酯聚氨酯纳米纤维膜之间夹嵌磁弹性微网（HAMM）（图1）。当替代病变血管并重建血流后，MVG在血流动力学作用下形变，使HAMM的磁场产生变化。这些变化在外部线圈中引发感应电信号。持续记录并分析这些信号可实时检测血流异常，从而及时诊断移植物狭窄。为验证MVG功能、生物安全性及临床潜力，我们在大鼠和猪模型中进行了实验。MVG成功吻合至猪股动脉，有效重建了血流并精准记录了血流信号。通过人工智能辅助分析，可准确定位模拟狭窄的位置及严重程度。大鼠长期实验证实，MVG与宿主组织相容性良好，未引发显著免疫反应或炎症。

图1. 血流动力学驱动的磁弹性人造血管

综上所述，MVG兼具血流重建与狭窄诊断双重功能，具有广泛的应用前景。未来使用MVG替换病变动脉的患者可以随时监测血流动力学异常，并及时向医疗机构反馈信息；而对于医生而言，实时、连续跟踪患者的康复状况也将成为可能。此外，MVG可用于研究移植物植入后狭窄的进展，还可能在尿道成形术及器官移植后并发症监测等场景中发挥作用。本文也以News&Views 和Research Briefing的形式被期刊重点报道。

作者简介   

      加州大学洛杉矶分校（UCLA）陈俊教授担任论文通讯作者，其研究重点聚焦于医疗保健和能源领域的软物质创新。李松教授为共同通讯作者，他的实验室主要研究细胞与组织工程，融合工程学、生物学和医学，通过跨学科合作打破传统学科界限，推动前沿进展。此外，UCLA脑血管神经外科主任 Geoffrey Colby 教授为论文的资深作者。博士生陈国瑞与整形外科主治医师鍾子駿博士共同担任第一作者。

《自然-生物技术》Nature Biotechnology

DOI：10.1038/s41587-025-02619-7

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Hemodynamics-driven magnetoelastic vascular grafts for stenosis diagnosis 

《自然-生物技术》

2024年期刊指标

影响因子：41.7 

五年影响因子：59.5 

学科排名：2/177，生物技术与应用微生物学 

引用量：100,474 

下载量：11,360,539 

*数据来源：2024年Journal Citation Reports, Clarivate Analytics 2025和期刊官网

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