近期，东华大学研究团队创新性地提出了“力学-免疫”双功能联合策略，构建了负载阿托伐他汀钙（AtvCa）的聚乳酸-己内酯共聚物/聚左旋乳酸（PLCL/PLLA）核壳纳米纤维，并逐级组装为1D复合纳米纱、2D机械互锁织物及3D仿生瓣膜的多尺度、全纤维、一体化TEHV支架。该支架兼具稳定力学支撑与局部免疫调控能力，可改善血流动力学表现，抑制病理性纤维化和慢性炎症，为心脏瓣膜原位再生提供了新思路。

该研究采用“共轭静电纺丝-机织管道成型-模压热定型”逐级组装策略，构建了多尺度-全纤维TEHV支架：①采用同轴针头制备PLCL/PLLA核壳纳米纤维，均匀负载质量分数为3%-9%的AtvCa；②利用共轭静电纺丝技术将纳米纤维原位集成于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）复丝表面，形成复合纳米纱；③以PET复丝为经纱、纳米纱为纬纱，织造1/3斜纹织物，功能纱线覆盖率达~75%；④经模具辅助热定形构建三叶瓣，厚度~200 μm，处于商用瓣膜厚度范围的下限。该多尺度设计实现了生物活性、力学增强与几何仿生的统一。

该研究以“A Mechano-Immunological Combination Strategy for In Situ Heart Valve Regeneration via a Multiscale All-Fiber Scaffold”为题发表在Advanced Fiber Materials上。

制备流程与多尺度结构特征

表征结果显示，AtvCa通过氢键均匀分散于PLCL/PLLA基体中，形成稳定的均相体系。体外释放行为呈现典型的两阶段特征：初期（0-42天）以Fickian扩散为主，后期（42-150天）遵循零级释放动力学，这一机制归因于核壳结构的屏障效应与聚合物水解的协同作用。此外，药物引入降低了聚合物结晶度，进而加速水解进程，但150天后纤维网络仍保持完整结构，为支架的长期力学支撑提供了可靠保障。

纳米纱单元的理化性质与药物释放-降解行为

通过对比纳米纱与织物在不同尺度的力学响应，揭示出关键的界面失效阈值。结果表明，瓣膜在生理载荷下的最大应变（~1.34%）远低于该阈值（2.5%~2.7%），确保了动态服役中纳米纤维涂层与芯纱界面的稳定。循环拉伸测试证实，纳米纤维涂层通过其高弹性显著降低了复合纳米纱的机械衰减率和塑性变形率。此外，纳米织物的弯曲模量与天然瓣叶组织处于同一数量级，并展现出与纳米纤维膜瓣膜（N）相似的折皱恢复性，为其良好的血流动力学性能奠定了基础。

1D纳米纱与2D织物单元的力学适应性评估

研究人员还研究了瓣膜的急性血流动力学性能。依据ISO 5840-3:2021标准，在体外脉动流测试系统中，将载药织物瓣膜（AT）与猪心包生物瓣（PP）及N进行对比。AT瓣膜展现出优异的开启/关闭性能：其有效开口面积（EOA）和平均跨瓣压差（MPG）均显著优于PP瓣膜；总反流分数（RF）与PP瓣膜无显著差异，符合ISO标准要求。

瓣膜的急性血流动力学性能

通过模拟血流动力学介导的细胞沉积区域异质性，并设定了早期重塑和晚期重塑两种病理进展情形。结果显示，尽管增厚导致收缩期几何开口面积（GOA）轻微下降，但舒张期瓣叶协同作用增强，实现了完全关闭，消除了初始状态下的微小中心泄漏。更重要的是，新生组织发挥了应力屏蔽效应，使聚合物基质的峰值应力最高降低约20%，有望缓解局部降解引发的力学失效风险，从而延长瓣膜的使用寿命。

在TGF-β1诱导的体外成纤维细胞（HFF）纤维化模型中，载药组（AT）显著抑制了细胞增殖和向肌成纤维细胞的表型转化。在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞炎症模型中，AT提取物显著降低了M1型比例，促进了M2型极化，展现出明确的促修复型免疫微环境重塑能力。

载药系统的体外抗纤维化与免疫调控功能

相较于未载药的对照组（CT），AT组在4周和12周均显著抑制了纤维包膜增厚，并减少了α-SMA+肌成纤维细胞。免疫荧光分析揭示，AT组在4周即呈现了M2占优的巨噬细胞表型（M2/M1比值>6），并伴随抗炎因子IL-10表达升高、促炎因子TNF-α表达降低。至12周，尽管药物释放速率下降，AT组仍维持着M2优势（M2/M1比值~3）和抗炎微环境。综合表明，层级互锁结构提供了抗收缩的力学支撑，而AtvCa持续释放则通过调控巨噬细胞极化和抑制肌成纤维细胞活化，打破了“炎症-纤维化”的恶性循环。

TEHV支架在大鼠皮下包埋模型中的巨噬细胞极化与炎症反应调控