A novel synthetic vascular prosthesis: effect of plasma protein adsorption on blood-and cyto-compatibility

摘要

The development of a genuinely functional small diameter vascular prosthesis remains one of the toughest problems in biomedical engineering. Most current small diameter vascular grafts fail because of thrombotic complications or neo-intimal hyperplasia. Here were present a novel synthetic vascular prosthesis with a polymer coated luminal surface. The coating can be tuned for its hy-drophilicity by varying the molar ratio of the monomers, N-vinyl-pyrrolidinone and butyl-methacrylate. Additionally these polymeric coatings can be loaded with anticoagulant drugs, like heparin. Especially surface exposed heparin dramatically improved blood-compatibility of the coating, reducing thrombin generation. For long-term functionality of vascular prostheses, formation of an en-dothelial cell layer is vital. In vitro, the hydrophobic coatings in particular supported formation of an endothelial cell layer. Upon adsorption of blood plasma proteins, endothelial cells grew equally well on all surfaces, irrespective of the hydrophilicity. It was found that high density lipoprotein (HDL) is responsible for transforming hydrophilic coatings into good cell-compatible surfaces. Furthermore, HDL can reduce surface-induced thrombin generation and therefore can be used to modify the lumen of a vascular prosthesis.%Die Entwicklung einer funktioalen vaskulären Prothese mit kleinem Durchmesser ist eines der schwierigsten Probleme in der Medizintechnik. Die meisten vaskulären Prothesen mit kleinem Durchmesser versagen aufgrund thrombotischer Komplikationen oder einer Hyperplasie der Neo-Intima. Hier stellen wir eine neuartige synthetische vaskuläre Prothese vor, deren luminale Oberfläche mit einem Polymer beschichtet wurde. Die Hydrophilie der Beschich-tung kann durch die Variation der molaren Anteile der Monomere, N-Vinyl-pyrrolidinon und Butylmethacrylate eingestellt werden. Weiterhin kann die Polymerschicht mit Antikoagulantien wie He-parin beladen werden. Insbesondere Heparin an der Oberfläche verbesserte die Blutverträglichkeit der Beschichtung dramatisch durch eine Verringerung der Thrombin-Erzeugung. Für die Langzeit-Funktionalität von vaskulären Prothesen ist die Bildung einer en-dothelialen Zellschicht entscheident. Die hydrophobe Beschichtung förderte die Ausbildung einer solchen Zellschicht in besonderem Maße. Nach der Adsorption von Blutplasma-Proteinen proli-ferierten die Endothelzellen gleich gut auf allen Oberflächen, unabhängig von der Hydrophilie. High density lipoprotein (HDL) ist für die Umwandlung der hydrophilen Schichten in gute Zell-kom-patible Oberflächen verantwortlich. Weiterhin kann HDL die Ober-flächen-induzierte Thrombin-Erzeugung reduzieren und daher zur Modifikation des Lumens einer vaskulären Prothese eingesetzt werden.