2020年07月29日，重庆大学物理学院刘雳宇教授与首都医科大学附属北京安贞医院彭红玉、重庆海吉亚肿瘤医院张鸿飞课题组等合作，在体外构建了基于数字脉冲系统和弹性类血管模型的一体化实验平台，可用于评估支架类型对心血管狭窄病变术后的二次狭窄与血管痉挛风险。该研究工作发表于微流控领域顶级期刊《Lab on a chip》，物理学院刘雳宇教授和陈果副教授为论文共同通讯作者，硕士生吕亚蕾为论文第一作者。
心血管狭窄病变的术后风险是一个受多种因素控制的复杂演化过程，包括植入支架对内皮细胞的影响，血液流动产生的剪切应力，以及血液本身理化性质的相互耦合作用等。目前，尚缺乏一个体外模型可以真实模拟血管植入支架后的体内微环境，系统研究动态血流、支架以及药物对内皮细胞的增殖和功能的影响。本研究利用可编程电磁阀构建了一套数字脉冲系统（Digital pulse flow system, DPFS），用于模拟左冠状动脉血管的动态血流，并采用人脐静脉内皮细胞系（HUVEC-CD513B）构筑了基于PDMS材料的弹性人工血管（Elastic artificial vessel, EAV），用于模拟人体血管的生物特征。基于此平台，重点研究了静态和脉冲两种条件下，内皮细胞在EAV、置有裸金属支架（Bare metal stent, BMS）的EAV-BMS和置有药物洗脱支架（Drug-eluting stent, DES）的EAV-DES中的增殖和功能表达的情况。结果表明，在评估支架类型对心血管狭窄病变的术后风险时，不仅需要考虑内皮细胞的增殖，还需要考虑对内皮细胞功能的影响。
该平台的建立，不仅为研究人体血管二次狭窄病变和血管痉挛的病理机制建立了一个更加真实的体外模型，而且还具备为未来新型支架的临床评估以及动脉粥样硬化患者的个体化治疗构建系统性体外研究平台的潜力。
图1 (A)左:人类心脏和冠状动脉的示意图。 (B)和（C） DPFS的示意图和实物图。
