心血管疾病（CAD）是全球主要死因之一，冠狀動脈疾病（CAD）是其中的一種。心血管支架是治療CAD的常用方法之一，包括裸金屬支架（BMS）、藥物洗脫支架（DES）和生物可降解支架（BRS）。傳統的BMS和DES存在晚期并發癥，如支架內再狹窄和血栓形成。BRS作為一種新型支架，具有可降解的特點，避免了傳統支架的長期并發癥，如支架內再狹窄和血栓形成。然而，BRS的設計和材料選擇需要經過嚴格的生物相容性評估，以確保其在血管環境中的安全性和有效性。因此，評估BRS的生物相容性是其臨床應用前的關鍵步驟。
悉尼科技大學Kristine McGrath、Samuel Hansen等人主要探討了用于評估可降解金屬心血管支架生物相容性的臨床前研究模型。文章詳細比較了不同的研究模型，并提供了未來研究的建議。
1.主要內容：
圖1 心血管支架的三種主要類別
三種主要類型的心血管支架包括：裸金屬支架（BMS）、藥物洗脫支架（DES）和生物可降解支架（BRS）。BMS由耐腐蝕金屬制成，如不銹鋼或鈷基合金，主要用于提供血管支撐，但存在術后并發癥，如血管再狹窄和血栓形成。DES在BMS的基礎上增加了藥物涂層，旨在減少內膜增生和短期再狹窄，然而，它們可能會引發晚期炎癥反應和新動脈粥樣硬化。BRS則是一種新型支架，能夠在血管內逐漸降解，解決了傳統支架的長期并發癥問題，同時避免了血管塌陷，并促進了動脈修復。
圖2 用于評估金屬BRS生物相容性的體外模型
圖中詳細介紹了三種體外模型，用于評估金屬生物可降解支架（BRS）的生物相容性。提取測試通過將金屬樣本浸泡在生理介質中，制備含有金屬降解產物的提取液，然后將細胞培養在這些提取液中，以評估細胞對降解產物的反應。直接接觸測試則是將細胞直接培養在金屬表面，觀察細胞與金屬表面的直接相互作用，包括細胞形態、遷移和黏附等。間接接觸測試通過在金屬和細胞之間放置一層屏障，讓金屬的降解產物通過培養基擴散到細胞中，從而評估金屬對細胞的間接影響。這些體外模型為研究金屬BRS的生物相容性提供了基礎數據，有助于篩選出具有潛在生物相容性的金屬材料。
圖3 用于評估金屬BRS生物相容性的動物模型
圖中展示了用于評估金屬BRS生物相容性的動物模型，包括小型動物模型（如小鼠和兔子）和大型動物模型（如豬）。小型動物模型主要用于早期評估BRS的局部生物相容性和系統毒性，通過將金屬樣本植入動物的腹部主動脈或皮下組織，觀察金屬與周圍組織的相互作用以及金屬降解產物對遠端器官的影響。大型動物模型則更接近人類的血管解剖結構和生理條件，用于評估BRS的長期性能、生物相容性以及在血管內的實際表現，為BRS的臨床應用提供更可靠的依據。
圖4 在小鼠主動脈內植入生物可降解金屬樣本的方法
圖中詳細展示了在小鼠主動脈內植入金屬樣本的兩種方法。一種是將金屬樣本植入主動脈腔內并固定在主動脈壁上，這種方法可以模擬支架在血管內腔中的環境，讓金屬樣本直接暴露在血流中，觀察金屬與血液成分的相互作用以及金屬的降解過程。另一種方法是將金屬樣本植入主動脈壁的外膜層，即主動脈壁的外層組織中，這種方法可以研究金屬與血管壁組織的相互作用，以及金屬降解產物對血管壁細胞的影響。此外，圖中還展示了通過腹腔注射金屬提取液來研究其系統效應的方法，這種方法可以評估金屬降解產物在體內的分布和對遠端器官的潛在影響。
圖5 三維心血管細胞培養模型
圖中展示了四種三維心血管細胞培養模型，這些模型通過模擬人體心臟微環境，為研究心血管疾病和藥物篩選提供了更接近體內條件的實驗平臺。心臟球體由心血管細胞（如內皮細胞、平滑肌細胞或心肌細胞）組成，這些細胞在三維空間中形成球狀結構，能夠模擬心臟組織的某些功能和特性。心臟類器官則是由干細胞分化而來的自組織結構，它們可以形成具有心臟特征的微小組織，用于研究心臟發育和疾病。器官芯片技術通過在微流控芯片上培養細胞，模擬器官的結構和功能，例如“心臟芯片”或“血管芯片”可以模擬心臟或血管的生理過程。3D生物打印則利用生物墨水和心血管細胞構建復雜的三維組織結構，有望用于制造功能性心臟組織和血管。這些三維模型為研究金屬BRS的生物相容性提供了更全面和深入的手段，有助于更好地理解金屬與心血管組織之間的相互作用。
2.全文總結：
本文綜述了用于評估生物可降解金屬心血管支架（BRS）生物相容性的臨床前研究模型。文章首先介紹了BRS的背景和重要性，強調了其在治療冠狀動脈疾病中的潛力。接著，文章詳細比較了體外模型（包括提取測試、直接接觸測試和間接接觸測試）和體內模型（包括小鼠、兔子和豬模型）的優勢和局限性。體外模型提供了快速、低成本的初步評估，而體內模型則提供了更接近臨床環境的長期評估。文章還討論了未來研究方向，包括三維細胞模型的應用和臨床試驗的重要性。最后，文章強調了結合多種模型進行綜合評估的必要性，以確保BRS在臨床應用中的安全性和有效性。
參考資料：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.09.004
