組織工程人工血管的制備與評價.pdf

1、心血管疾病嚴重威脅著人類的健康，目前臨床上主要采用介入治療和血管搭橋手術(shù)作為治療手段。由于介入治療不能完全避免再狹窄的發(fā)生，血管搭橋手術(shù)仍是最佳選擇，但常因自體血管來源不足或者某些復雜的血管病變而不能施行。所以研發(fā)一種能夠替代自體血管的人工血管已逐漸成為研究的熱點。目前，商品化大口徑人工血管移植后長期通暢率較高，已廣泛應用于臨床。但是小口徑血管（內(nèi)徑<6mm）在移植時易發(fā)生急性血栓或者縫合口處新內(nèi)膜增生而導致移植血管堵塞。本論文從模擬天

2、然血管的角度考慮，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，以解決目前小口徑人工血管細胞化和再生差的問題。
　　在眾多天然材料中，絲素蛋白（SF）具有優(yōu)良的生物相容性、機械性能和可降解性，在組織工程領(lǐng)域的應用廣泛。傳統(tǒng)方法制備的絲素三維支架大都存在不夠連通或孔徑過小等問題，限制了細胞遷移，進而影響人工血管的再生和重塑，不適用于制備人工血管。本研究開發(fā)了一種簡單實用的工藝，可制備具有高度連通孔結(jié)構(gòu)的絲素蛋白支架，進而用于制備人工血管，能夠顯著改善小口徑人工血管

3、壁的細胞遷移。在這部分實驗中，我們選擇了乙醇作為調(diào)節(jié)致孔的溶劑，進而研究了相分離溫度、絲素濃度和乙醇濃度對支架性能（包括壓縮模量、孔隙率、孔徑大小等）的影響。為了進一步改善絲素支架的血液相容性，我們通過物理包裹的方法在支架中負載了肝素，肝素釋放可以持續(xù)到7天，體外測試顯示負載肝素的支架血液相容性顯著提高，同時抑制了血管平滑肌細胞的增殖，但對細胞粘附和遷移沒有影響。為了考察該絲素蛋白支架在體內(nèi)的細胞遷移以及血管化情況，我們將其進行了皮下埋

4、植，結(jié)果顯示皮下組織細胞可以順利遷移到絲素支架內(nèi)部，同時負載肝素的支架促進了血管化。我們利用該工藝制備了直徑2mm的絲素蛋白人工血管，進行了兔頸動脈原位移植，結(jié)果顯示α-SMA陽性細胞可以無障礙遷移到絲素人工血管壁內(nèi)部，CD31染色顯示人工血管內(nèi)腔有內(nèi)皮細胞覆蓋。
　　絲素蛋白人工血管在兔子頸動脈移植結(jié)果顯示，連通的孔結(jié)構(gòu)解決了細胞遷移問題。然而，天然動脈中層的血管平滑肌細胞的圓周取向排列對于維持血管的彈性、機械強度以及生理活性起

5、著重要作用。發(fā)育學研究也證明了血管平滑肌細胞對內(nèi)皮細胞的支持和保護作用。因此，平滑肌層的再生對于成功構(gòu)建小口徑人工血管尤為重要。為了使人工血管植入體內(nèi)后能夠再生出擬天然的血管，我們首先應在在人工血管的結(jié)構(gòu)設(shè)計上模擬天然血管的細胞排布結(jié)構(gòu)。在本實驗中，我們通過濕法紡絲制備了聚己內(nèi)酯（PCL）取向微米纖維人工血管，為了增強人工血管的縫合強度和防止漏血，在其外層通過靜電紡絲包裹一層納米纖維層。我們將該人工血管移植到大鼠腹主動脈模型中，在植入后

6、的第2周就有大量α-SMA陽性細胞遷移至人工血管壁內(nèi)部，組織學染色發(fā)現(xiàn)人工血管壁內(nèi)的細胞從細胞核到細胞質(zhì)再到胞外基質(zhì)都呈取向排列。在1個月時，該人工血管已經(jīng)完成內(nèi)皮化。在第3個月時，生理功能測試發(fā)現(xiàn)再生后的平滑肌細胞層應答于生理激活劑具有收縮和舒張功能。
　　綜上所述，我們通過控制人工血管的孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)細胞順利遷移，進而通過控制纖維的排布方向在體內(nèi)同時實現(xiàn)了功能型平滑肌細胞的遷移和取向再生。以上研究對小口徑血管的設(shè)計和制備，以及進一