組織工程人工血管的制備與評價.pdf

1、心血管疾病嚴(yán)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(fù)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(diǎn)。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(yīng)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(dǎo)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(xì)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(jī)械性能和可降解性，在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)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(xì)胞遷移，進(jìn)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(shí)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(jìn)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(xì)胞遷移。在這部分實(shí)驗(yàn)中，我們選擇了乙醇作為調(diào)節(jié)致孔的溶劑，進(jìn)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(jìn)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(fù)載了肝素，肝素釋放可以持續(xù)到7天，體外測試顯示負(fù)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(xì)胞的增殖，但對細(xì)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(xì)胞遷移以及血管化情況，我們將其進(jìn)行了皮下埋

4、植，結(jié)果顯示皮下組織細(xì)胞可以順利遷移到絲素支架內(nèi)部，同時負(fù)載肝素的支架促進(jìn)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(jìn)行了兔頸動脈原位移植，結(jié)果顯示α-SMA陽性細(xì)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(xì)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(xì)胞遷移問題。然而，天然動脈中層的血管平滑肌細(xì)胞的圓周取向排列對于維持血管的彈性、機(jī)械強(qiáng)度以及生理活性起

5、著重要作用。發(fā)育學(xué)研究也證明了血管平滑肌細(xì)胞對內(nèi)皮細(xì)胞的支持和保護(hù)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(yīng)在在人工血管的結(jié)構(gòu)設(shè)計上模擬天然血管的細(xì)胞排布結(jié)構(gòu)。在本實(shí)驗(yàn)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(qiáng)人工血管的縫合強(qiáng)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(xì)胞遷移至人工血管壁內(nèi)部，組織學(xué)染色發(fā)現(xiàn)人工血管壁內(nèi)的細(xì)胞從細(xì)胞核到細(xì)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(xì)胞層應(yīng)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(shí)現(xiàn)細(xì)胞順利遷移，進(jìn)而通過控制纖維的排布方向在體內(nèi)同時實(shí)現(xiàn)了功能型平滑肌細(xì)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(jìn)一