论文部分内容阅读
目的;利用交联反应提升天然物质胶原结构的稳定性,并且改善混合聚己内酯-胶原材料的抗凝血及内皮化功能,使其成为合适的人工血管支架内膜的候选材料。同时,构建双层复合人工血管,探究大孔径的聚己内酯材料的组织重建效果,得到能够在短期内促进平滑肌细胞及细胞外基质再生的材料结构,最后评价其在体内原位移植的效果。方法:首先通过静电纺丝技术制备聚己内酯-胶原(PCL/Collagen)纤维膜,采用不同的交联方法处理,即戊二醛(GA)蒸汽法、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)浸泡法、京尼平(Genipin)浸泡法。然后对交联后的材料进行理化性能分析及生物性能评价,并测试其溶血率、血小板粘附性等血液相容性评价以及内皮细胞在材料表面的迁移率。最后将交联后的材料埋植于动物皮下,于3天、7天、10天、20天、30天后取出做组织学鉴定以及炎性反应测定。然后制备大孔径的静电纺PCL材料,将其缠绕于交联后PCL/Collagen人工血管外层,制备双层复合人工血管。于大鼠皮下埋植2周后取出,行大鼠体内腹主动脉原位移植,期间用超声监测血流动力学,4周后取出做组织学鉴定。结果:Genipin和EDC/NHS交联的PCL/Collagen纤维膜具有良好的力学性能,较低的溶血率和血小板粘附率,并且能够促进内皮细胞在材料表面的快速迁移。大孔径PCL材料有利于细胞的长入以及组织的再生,组织学鉴定提示在短期内有收缩型平滑肌细胞的产生。超声提示双层复合血管支架体内通畅率较高,无狭窄或瘤样扩张现象。结论:Genipin和EDC/NHS交联PCL/Collagen材料作为血管支架内膜层,大孔径PCL材料构成血管支架外膜层,双层复合人工血管支架可提高小口径血管支架的通畅率,快速促进内皮细胞和收缩型平滑肌细胞的再生,在短期内达到仿生化。第一部分1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和京尼平交联聚己内酯-胶原复合纤维膜及其性能研究目的:理想的人工血管支架必须具有良好的力学性能及血液相容性,能够促进组织再生。将天然材料与合成材料相结合是制造或者增强血管支架的一种常用方法。但天然材料在体内不稳定,容易降解。本研究拟基于聚己内酯胶原复合纳米纤维(PCL/Collagen),评估不同交联方法的效果。方法:PCL具有良好的力学性能和生物相容性,可以与天然物质胶原蛋白复合。为了得到不同孔径的PCL/Collagen复合纤维膜,采用两种方法制备。方法一:以10%(m/v)1:1 PCL/collagen混合溶液为原料,静电纺丝得到混合膜;方法二:以10%(m/v)PCL溶液及10%(m/v)collagen溶液为原料,采用两个泵同时静电纺丝得到对喷膜。混合膜和对喷膜分别与戊二醛(GA)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基丁二酰亚胺(EDC/NHS)、京尼平(Genipin)交联,因此将各组纤维膜命名为MF(Mixed-Fresh,未交联混合膜)、SF(Separated-Fresh,未交联对喷膜)、MGA(Mixed-GA,戊二醛交联混合膜)、SGA(Separated-GA,戊二醛交联对喷膜)、ME(Mixed-EDC,EDC/NHS交联混合膜)、SE(Separated-EDC,EDC/NHS交联对喷膜)、MG(Mixed-Genipin,京尼平交联混合膜)以及SG(Separated-Genipin,京尼平交联对喷膜)。将各组纤维膜进行力学评价、理化分析、血液相容性评价以及生物学评价。结果:傅里叶转换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)结果表明,交联反应对各组纤维中的主要官能团无影响。EDC混、EDC对、京混和京对达到了人工血管的力学要求,并且有较好的抗胶原酶降解能力。其中,EDC混和京混不仅在血液相容性实验中表现出了表现出了独有的安全性,细胞相容性也是所有组中最好。对于人工血管支架而言,快速内皮化有助于防止血栓形成。在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)迁移实验中,EDC混和京混能够促进HUVEC快速迁移。结论:EDC混和京混的理化性能、力学性能、血液相容性以及细胞相容性实验中表现良好,满足人工血管支架的要求,并且能够促进HUVEC迁移,是人工血管支架的理想材料。第二部分双层复合聚己内酯-胶原人工血管的初步研究目的:大口径血管(直径≥6mm)在临床应用中已有较好的疗效,而小口径血管(直径<6mm)常有血栓形成,远期通畅率较差,组织浸润生长较差。本研究拟通过构建双层复合多孔PCL/Collagen人工血管支架,在保证血管支架力学性能的前提下,探究其在体内的组织再生能力,并评价原位移植后的效果。方法:以10%PCL/Collagen溶液,通过静电纺获得内径为1.6mm的血管状移植物,采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基丁二酰亚胺(EDC/NHS)、京尼平(Genipin)进行交联,以聚四氟乙烯管(PTFE)为内支撑。以30%PCL溶液,通过改良的四骨架镂空金属接收器,获得大孔径PCL纤维膜,沿其纤维纹理方向将其缠绕在交联后的PCL/Collagen管外,得到双层复合多孔PCL/Collagen人工血管支架,命名为EDC-PCL和Genipin-PCL;以未缠绕外层大孔径PCL纤维膜的血管支架为对照组,并命名为EDC-0和Genipin-0。皮下埋植两周后,得到皮下组织包裹的血管支架,将此血管支架进行大鼠腹主动脉原位移植,4周后用超声检测血管支架内血流情况,然后将大鼠安乐死,取出血管支架,对其组织再生情况进行评估。结果:血管内层PCL/Collagen纤维结构紧密,血管外层大孔径PCL纤维质地疏松、孔径大,纤维直径为13.46±4.47μm,孔隙直径为98.64±18.92μm。皮下埋植两周后,EDC-PCL和Genipin-PCL血管外层有大量细胞浸润和胶原沉积,外层血管壁黏合紧密无分离,而EDC-0和Genipin-0无明显细胞浸润。大鼠腹主动脉原位移植4周后,超声频谱结果显示EDC-PCL和Genipin-PCL内血流通畅,频谱波幅与自体动脉内的血流频谱相似;而EDC-0和Genipin-0内部未检测到血流信号。Genipin-0和Genipin-PCL在原位移植后,管壁内侧覆盖了一层内皮细胞,EDC交联处理的血管直接内壁未发现内皮细胞覆盖;而大孔径PCL促进了组织再生,在EDC-PCL和Genipin-PCL外层检测到α-SMA(+)的肌成纤维细胞已经Desmin(+)的收缩型平滑肌细胞;而EDC-0和Genipin-0血管壁的细胞外基质(ECM)沉积很少,原位移植前后无明显变化。结论:利用交联后的PCL/Collagen纤维为血管内层保证了血管支架的力学性能,同时Genipin交联的纤维膜能够促进内皮细胞的快速生长和迁移,而大孔径PCL纤维膜为血管外层提高了细胞浸润和ECM沉积的效率,有利于组织再生和血管支架的成熟;双层复合血管支架在大鼠体内表现出良好的通畅性。