问题——心脑血管疾病介入治疗需求长期存在,支架植入后再狭窄、炎症反应等并发症仍是影响疗效的重要因素。
临床上常见的血管介入器械在改善血流重建方面效果明确,但在植入后的长期生物学反应调控上仍面临挑战。
如何在不增加器械复杂度和安全风险的前提下,持续降低局部氧化应激和炎症水平、减少再狭窄发生,成为器械迭代的重要方向。
原因——从材料科学角度看,支架进入血管后会引发一系列生物学反应,局部氧化损伤与炎症反应相互作用,可能推动内膜增生并影响血管修复过程。
要实现对这些反应的源头干预,需要具备长期稳定、可持续发挥作用的功能化材料。
然而,单原子催化材料虽被认为具备高活性与高利用效率的优势,但制备环节长期受制于“难以精准控制”和“难以规模化应用”两大瓶颈:传统工艺对原子分布控制不足,高温处理又可能破坏材料结构;一些能够实现原子级调控的方法则成本高、流程复杂、产量受限,难以满足医用器械量产的一致性要求。
影响——针对上述难题,天津大学团队提出通用型单原子催化剂制备思路:一方面借助计算筛选提高“选材命中率”,另一方面通过离子注入实现对医用金属表面的原子级构筑。
团队从近两万种原子结构中筛选出催化活性更优的原子构型,再将活性原子注入常用医用镍钛合金表面,形成均匀稳定的单原子催化层。
该路径强调“低温、可控、可放大”,据介绍可在数小时内一次性制备较大面积催化材料,并避免高温工艺对基底结构的潜在影响。
在性能稳定性方面,相关材料在长时间测试中未出现明显衰减,这为医疗器械长期植入场景提供了关键支撑。
对策——在材料制备与器械需求对接的基础上,团队进一步研制出新一代“单原子血管支架”。
其核心思路并非简单叠加药物释放,而是依靠持续的类酶催化功能,针对血管内过量活性氮物质进行清除,降低氧化应激水平,从源头减轻相关炎症反应,进而抑制再狭窄等术后问题。
动物实验结果显示,该支架在预防血管损伤、促进功能恢复方面表现出积极效果。
值得关注的是,团队在金属体系选择上引入钴、钒等资源相对丰富的元素,减少对昂贵贵金属的依赖,有利于降低材料成本与供应风险,也为未来产业化的可持续性提供了现实考量。
前景——此次成果发表于国际期刊《自然·可持续发展》,体现了单原子催化从基础研究迈向生物医用应用的探索趋势。
业内认为,介入器械的发展正从“结构支撑”走向“功能调控”,通过材料与界面工程在体内实现更温和、持久的生物反应管理,将成为提升长期疗效的重要方向。
下一步,相关技术仍需在更大样本、更长周期的验证中持续完善,并进一步评估在复杂病理条件下的安全性与稳定性。
同时,若通用制备策略能够在多种医用材料与器械形态中实现一致性复制,有望拓展至更多植入与介入场景,为提升心脑血管疾病治疗的长期获益提供新的技术储备。
从实验室研究到临床应用,新型单原子血管支架的诞生标志着我国在生物医用材料领域取得重要突破。
这一创新不仅有望改善心脑血管疾病患者的治疗效果,其通用型技术路线更为其他生物医学应用提供了借鉴。
随着研究的深入和技术的完善,单原子催化技术或将在更广泛的医疗场景中发挥关键作用,为人类健康事业贡献中国智慧。