尽管左心室辅助装置（LVADs）是心脏移植的一种替代方案，但由于其人工表面直接接触血液，这种装置常常导致严重的血栓并发症，从而需要高风险的设备更换。为了解决这一问题，在与血液接触的表面涂覆具有抗血栓特性的内皮细胞被认为是一种行之有效的防止血栓形成的策略。然而，这一创新概念在LVAD中的成功应用尚未实现，主要原因是细胞在装置运行过程中容易脱落，尤其是在具有高促血栓超生理剪切应力的叶轮表面。这种高剪切力会显著削弱内皮细胞的附着能力，导致其快速脱落，从而无法实现长效的抗血栓保护。

本研究提出了一种新的解决策略，通过利用叶轮对加载氧化铁纳米颗粒（IONPs）的内皮细胞的磁性吸引，最大程度地减少剪切应力引起的细胞脱落。这种策略能够确保内皮细胞牢固粘附于旋转的磁性叶轮表面，特别是在它们尚未完全形成具有粘附促进功能的基质之前，起到过渡性保护的作用。这种方法的创新性在于不仅有效提高了内皮细胞的附着稳定性，还为未来开发可长期抗血栓的生物混合型LVAD奠定了基础。

在研究中，与传统的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）涂覆的IONPs相比，研究人员发现采用柠檬酸钠（Cit）稳定的IONPs可以实现更高效且更安全的细胞加载。具体而言，当内皮细胞在浓度为6.6 µg铁/mL的Cit-IONPs中孵育24小时后，每个细胞平均内化23 pg铁。实验表明，这种铁颗粒的内化不仅显著提高了细胞对高磁性叶轮表面的吸引力，还不会对细胞的活力或抗血栓功能造成任何显著影响。这表明，柠檬酸钠稳定的IONPs在细胞吸附和功能维持方面具备显著优势，为LVAD的生物工程改造提供了更加可靠的技术支持。

此外，该策略的另一个重要意义在于，它能够在细胞尚未完全分泌和沉积其粘附促进基质之前，为它们提供稳定的附着条件。这种磁性吸引作用为细胞的长时间存活和功能的持续提供了保障，特别是在高剪切应力环境下，这对于LVAD的应用具有决定性意义。

这种生物混合型LVAD的核心技术是将抗血栓的内皮细胞与磁性叶轮材料相结合，从而实现双重效果：一方面减少血栓形成的风险，另一方面降低由于血栓导致的出血或设备更换等高风险操作的发生率。研究成果表明，Cit-IONPs的内化为实现这一目标提供了关键的技术基础。通过优化纳米颗粒的稳定性、内化效率以及磁性吸附性能，该技术不仅提高了装置的生物相容性，还显著降低了潜在的生命危险。

总之，本研究的创新点在于通过磁性叶轮的设计与细胞吸附技术的结合，为开发一种能够在临床应用中防止危及生命的血栓和出血的生物混合型LVAD叶轮提供了可行的解决方案。这一策略有望为未来心脏辅助装置的发展开辟新的方向，同时为那些需要长期心脏支持的患者提供更安全有效的治疗选择。

 

参考文献：

Haritz JL, Pflaum M, Güntner HJ, Katsirntaki K, Hegermann J, Hehnen F, Lommel M, Kertzscher U, Arens J, Haverich A, Ruhparwar A, Wiegmann B. Citrate-Coated Iron Oxide Nanoparticles Facilitate Endothelialization of Left Ventricular Assist Device Impeller for Improved Antithrombogenicity. Adv Sci (Weinh). 2024 Dec 20:e2408976. doi: 10.1002/advs.202408976. Epub ahead of print. PMID: 39707689.

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