心脏瓣膜病是危及人类健康与生命的一种严重疾病，目前主要采用人工心脏瓣膜置换手术进行治疗。而临床上采用的戊二醛交联制备的生物瓣膜具有寿命短，易钙化等缺点。我们前期探索发现原花青素交联的猪脱细胞主动脉瓣具有优良的力学性能、生物相容性和贮存稳定性。本项目拟在此基础上探索原花青素作为天然交联剂交联制备人工生物瓣膜材料，重点研究交联材料的防钙化、抗钙化性能；交联材料与瓣膜、血管组成细胞的相容性；以及以力学性能、生物相容性、贮存稳定性和防钙化性能作为指标，对交联方法进行优化。新型天然交联剂的采用有可能制备出既具有优良力学性能和生物相容性、无免疫原性和毒副作用、又可促进患者细胞迁入增殖、有助于自体心脏瓣膜组织再生的生物瓣膜材料。本项目的实施可为新型人工生物瓣膜和组织工程心脏瓣膜细胞支架的研制提供理论和实验依据。

戊二醛交联制备的心脏瓣膜曾挽救了很多病人的生命，但其钙化问题限制了临床应用的耐久性。我们前期研究证实了原花青素交联的脱细胞猪主动脉瓣膜，与戊二醛相比可以更好地保持新鲜瓣膜的力学性能，具有相当的稳定性和低的毒性。但是原花青素交联的脱细胞瓣膜是否能够抗钙化以及与细胞的相容性如何，需进一步研究。本项目在国际上首次将检测骨生物材料是否具有成骨钙化活性的模拟体液（SBF）用于体外检测抗钙化性能。结果显示，该方法能有效评价材料的钙化，并证实原花青素能明显抑制羟基磷灰石在瓣膜材料上的沉积而抑制钙化。SBF 浸泡10天，未交联和戊二醛交联的脱细胞瓣膜已经有明显钙化，而浓度为1mg/ml原花青素交联的脱细胞瓣膜几乎没有钙化。细胞实验也显示，将不同浓度的原花青素加入细胞培养液中，10ug/ml原花青素作用21天，被成骨诱导的瓣膜间质细胞、血管平滑肌细胞和骨髓干细胞的碱性磷酸酶活性被全部抑制，28天时钙、磷含量分别抑制了33%以上和74%以上，说明原花青素能抑制细胞成骨分化，在细胞水平也具有抑制钙化的作用。此外，原花青素低于62.5ug/ml时，瓣膜相关细胞增殖不受影响，说明交联浓度范围内瓣膜没有任何毒性。