聚偏二氟乙烯小口径人工血管的制备与评价

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心血管疾病是全球发病率和致死率最高的疾病之一,严重影响着人类的健康。血管移植手术是治疗严重心血管疾病的常用且有效的方法,但由于自体血管来源不足,异体血管免疫排斥反应比较严重,因此临床上常常需要用到人工血管。大口径人工血管(内径≥6mm)在临床上的应用已达到良好的效果,而小口径人工血管(内径<6mm)由于急性血栓、内膜增生和钙化等导致通畅率低的问题,仍无适合于临床应用的产品。因此,小口径人工血管的开发与制备对于心血管疾病的治疗具有重要的意义。研究发现,小口径人工血管的内皮覆盖以及平滑肌层的再生可以有效抑制血栓、提高血管的通畅性。传统的组织工程血管由于制备周期长,成本高等问题不宜用作大规模的生产,研究人员越来越倾向于通过原位诱导的方式来构建小口径人工血管,通过构建适宜细胞迁移增殖的仿生微环境来诱导内源性细胞的迁入,促进血管的再生。近几年来,电信号在调控细胞的行为,促进组织的修复和再生方面的作用也引起了研究人员的广泛关注。体内细胞的离子通道细胞膜可以产生跨膜电压,并能接收稳态的生物电信号,从而形成表观遗传途径潜在地调节和控制每个细胞的行为。生物电场的调控作用已在神经修复、皮肤修复、以及血管修复方面得到了证实。外源性电刺激由于具有感染风险、术后操作不方便,限制了在人工血管方面的应用。压电材料是一种能够将压力转换成电信号的特殊材料。由此类材料构建的生物支架,可以将生物体正常生理活动产生的压力转化为电信号,这为电信号在组织工程材料中的应用提供了新思路。本课题将具有压电特性的聚偏二氟乙烯(PVDF)用于小口径人工血管的制备,通过应用血压的正常生理作用,来激发其产生电信号,形成自发电的小口径人工血管,为血管细胞的迁移提供指引,促进移植早期血管的再生。通过引入透明质酸来促进平滑肌细胞向收缩表型转化,并加入良好生物相容性的明胶共同提高血管支架的生物相容性。通过交联的方式提高明胶(Gel)和透明质酸(HA)在血管中的稳定性。本论文利用静电纺丝的方式制备了PVDF/Gel/HA小口径人工血管,并对其力学性能、亲水性、稳定性等进行了评价。结果发现,该血管具有良好的力学性能,Gel/HA加入改善了其亲水性和生物相容性。通过体外细胞实验评价了其生物相容性,结果发现该血管支架再促进细胞增殖方面与PCL无显著性差异。将血管支架移植到大鼠腹主动脉进行体内评价,研究结果发现,PVDF人工血管会产生急性血栓,而Gel/HA的加入可以提高人工血管的通畅率和减少急性血栓的发生。与聚己内酯(PCL)血管支架相比,PVDF/Gel/HA血管支架更能够促进新生内膜生成和平滑肌细胞的迁移和增殖。移植后,明胶与透明质酸的缓慢降解可以为细胞的迁移以及胞外基质的沉积提供空间,同时降解释放的透明质酸可以促进平滑肌细胞向收缩表型转化,发挥持续调节再生的作用。综上所述,本文制备了PVDF/Gel/HA静电纺丝小口径人工血管。该人工血管可以促进内皮与平滑肌层的再生,为高通畅率的小口径人工血管的研究开发提供了新思路。
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