皮-芯結(jié)構(gòu)的絲素-聚己內(nèi)酯纖維及其雙層血管再生支架.pdf

1、當人體某部位的血管由于動脈硬化、血栓、老化或破損等原因不能正常供血時，需要血管置換、搭橋等外科手術(shù)的治療。其中，小口徑血管（內(nèi)徑小于6mm）因易發(fā)生栓塞而沒有理想的替代品應用于臨床。以血管再生支架為基礎(chǔ)的體內(nèi)血管再生是治療血管疾病的可能途徑，研制和開發(fā)具有誘導血管組織新生的血管再生支架是臨床的迫切需求。用靜電紡絲法制備的絲素（SF）纖維具備用作血管再生支架的潛力。若能進一步調(diào)控SF纖維及支架的力學性質(zhì)，并提高其引導細胞和組織生長的模板功

2、能，則其有可能滿足小口徑血管體內(nèi)再生的需要。本文采用同軸靜電紡絲技術(shù)以聚己內(nèi)酯（PCL）為芯層增強SF纖維的力學性能，研究紡絲條件與皮/芯結(jié)構(gòu)纖維（C-SF/PCL）包覆率之間的關(guān)系；在C-SF/PCL纖維網(wǎng)表面培養(yǎng)血管細胞，研究纖維網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與纖維表面成分對細胞粘附及增殖的影響；用肝素對C-SF/PCL纖維進行抗凝血改性，系統(tǒng)性地評價肝素化纖維網(wǎng)的血液和細胞相容性；在此基礎(chǔ)上，制備疏、密雙層結(jié)構(gòu)的小口徑管狀支架，并通過將其移植于動物體內(nèi)

3、血管缺損部位的實驗，探討雙層支架促進血管組織再生的活性和機制。
　　首先，采用同軸靜電紡絲技術(shù)制備了皮/芯結(jié)構(gòu)的C-SF/PCL纖維，并通過調(diào)整皮/芯溶劑的相對揮發(fā)速率調(diào)控纖維的包覆率，研究表明：當芯層溶劑的揮發(fā)速率略高于皮層溶劑時可以制備出較高包覆率的C-SF/PCL纖維。PCL作為芯層既保持了SF的生物活性，又增強了SF的力學性質(zhì)，細胞在C-SF/PCL纖維支架上的粘附和增殖與純SF支架相似。用C-SF/PCL纖維制備血管再生

4、支架比單一組分及兩組分混合纖維更具力學性能和細胞親和性的綜合優(yōu)勢。
　　其次，采用滾筒同時接收C-SF/PCL和聚環(huán)氧乙烷（PEO）纖維，經(jīng)濾瀝除去PEO纖維以增大纖維網(wǎng)內(nèi)的孔隙，制備纖維取向且具有大孔（約為525μm2）的纖維網(wǎng)。研究表明：由于纖維取向的影響，纖維網(wǎng)在橫縱兩個方向上的拉伸性能明顯不同，并且通過無序纖維層與有序纖維層的復合，可以調(diào)節(jié)復合纖維網(wǎng)的力學性質(zhì)。以纖維取向且有大孔的C-SF/PCL纖維網(wǎng)作為支架進行平滑肌細

5、胞培養(yǎng)，細胞能夠沿著纖維的排列方向取向增殖及生長，并且由于纖維網(wǎng)孔的增大，平滑肌細胞能夠遷移至纖維網(wǎng)內(nèi)部。
　　然后，利用碳化二亞胺（EDC）可激活羧基的特性，將肝素共價結(jié)合到C-SF/PCL纖維的SF分子側(cè)鏈上，其結(jié)合量可達9wt.％左右。肝素鈉在最初1天內(nèi)有突釋，隨后能穩(wěn)定的釋放，14天的累積釋放量為34%左右。血小板粘附以及溶血率（1.9%）實驗表明，經(jīng)肝素改性后的纖維網(wǎng)具有抗凝血性。在經(jīng)改性的纖維網(wǎng)上，內(nèi)皮細胞能夠更好地粘

6、附和增殖，同時也能夠明顯抑制平滑肌細胞的生長和增殖，這有益于作為血管再生支架時維持體內(nèi)組織環(huán)境的穩(wěn)定。
　　進一步，通過轉(zhuǎn)軸接收靜電紡絲及濾瀝法構(gòu)建了小口徑血管支架。支架內(nèi)徑約為2mm，壁厚約為650μm，由疏、密排列的兩層纖維組成，其中內(nèi)層為緊密、均勻、無序排列的纖維，外層為疏松、均勻、取向排列的纖維，從而形成了有功能性分區(qū)的血管支架。該支架的徑向和軸向拉伸斷裂強度分別約為5.6MPa和3.6MPa，徑向及軸向斷裂伸長率分別約為

7、88%和140%，縫合強度及爆破壓分別為1.8 N和3.4MPa，滿足臨床對血管再生支架力學性能的要求。
　　最后，采用端端縫合法用長2cm的雙層血管支架置換兔頸動脈，術(shù)后動物傷口愈合良好。血管支架能夠承受血流的沖擊，多數(shù)能在實驗期內(nèi)保持通暢。血管支架能良好地與周圍組織融合。HE染色結(jié)果顯示支架在體內(nèi)無明顯的炎癥細胞浸潤，材料所引起的免疫應答和炎癥反應輕微，血管修復細胞能遷入血管再生支架的外層構(gòu)建血管組織。Masson與Weige

8、rt染色結(jié)果顯示，隨著修復時間的增加，雙層支架內(nèi)膠原纖維和彈性纖維的生成量明顯高于單層支架，說明雙層支架更能促進血管組織的再生。與單層血管再生支架相比，雙層結(jié)構(gòu)血管支架的CD31（PECAM-1）、SMCα-actin有較高的陽性表達，說明雙層血管支架為血管組織修復細胞的遷移、粘附、生長及功能發(fā)揮創(chuàng)造了良好的微環(huán)境，具有促進血管再生和重建的活性。
　　綜上所述，本文用同軸靜電紡技術(shù)制備了具有良好力學性能和生物活性的皮/芯結(jié)構(gòu)的SF