【摘 要】
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目的:血管是由复杂的三层结构组成,内层为单层均匀排列的内皮细胞,起到抗凝血的作用;中层为平滑肌层,由绕轴平行排列的梭状平滑肌细胞叠加而成,给予血管强的抗血压扩张力;外层是由胶原蛋白和成纤维细胞构成的疏松的结缔组织.构建组织工程血管支架,不仅需要结构和特性与天然血管相接近,更需要在结构上和功能上仿生天然细胞外基质.而合适的生物相容性、良好的支架材料为细胞提粘附结合的位点,促进细胞增殖;合适的支架孔径
【机 构】
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东华大学化学化工与生物工程学院,生物材料与组织工程实验室,上海201620
【出 处】
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第十五届上海地区医用生物材料学术研讨会
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目的:血管是由复杂的三层结构组成,内层为单层均匀排列的内皮细胞,起到抗凝血的作用;中层为平滑肌层,由绕轴平行排列的梭状平滑肌细胞叠加而成,给予血管强的抗血压扩张力;外层是由胶原蛋白和成纤维细胞构成的疏松的结缔组织.构建组织工程血管支架,不仅需要结构和特性与天然血管相接近,更需要在结构上和功能上仿生天然细胞外基质.而合适的生物相容性、良好的支架材料为细胞提粘附结合的位点,促进细胞增殖;合适的支架孔径、孔隙率为细胞提供活动的空间,便于细胞迁移和渗透入整个支架中;并且该材料还必须有很好的力学性能,维持血液的正常流动所带来的的冲击,支撑血管的修复与再生.方法:基于仿生天然血管结构的考虑,本实验采用同轴静电纺丝法和动态液体静电纺丝法结合,制备出功能型双层血管支架.纺丝参数如下:内层的壳层材料P(LLA-CL)与胶原蛋白质量比为3∶1,纺丝液质量浓度为10%,推进速率为1.0 mL/h,芯层负载的肝素钠水溶液浓度为15%,CD133抗体负载量为20 ug,推进速率为0.1 mL/h;外层P(LLA-CL)与胶原蛋白质量比为3∶1,纺丝液质量浓度为10%,推进速率为1.0 mL/h,通过动态水流漩涡的卷绕将纳米纤维卷成纳米纱.结果:SEM观察到内层纳米纤维平滑,直径均匀,外层纳米纱结构疏松;TEM观察到内层纳米纤维表现出了明显的壳芯结构;孔径测试表明外层纳米纱结构孔径明显高于无规纳米纤维和取向纳米纤维;拉伸力学性能测试证明负载药物后内层纳米纤维拉伸强度可达到11.80±0.62 MPa,拉伸应变可达到133.13%±14.49,外层纳米纱平行纤维方向的拉伸强度接近18 MPa,拉伸应变可达到250%;血液相容性实验证明内层负载肝素后血小板黏附减少,溶血率小于5%;细胞实验证明内层纳米纤维有很好的促内皮化功能,外层纳米纱为平滑肌细胞生长提供更多空间:MTT结果证明平滑肌细胞在纳米纱上增殖更多;SEM观察平滑肌细胞在纳米纱上的生长形貌,可以看出平滑肌细胞沿着纳米纱方向成梭形生长;平滑肌细胞生长4d后切片进行免疫组化染色,发现细胞可以渗透到纳米纱内部,证明纳米纱结构对平滑肌细胞三维长入的促进作用.结论:双层血管支架内层为负载肝素和CD133抗体的致密纳米纤维结构,外层为疏松多孔的纳米纱结构.由于支架含有胶原蛋白组分,能够模拟天然细胞外基质(ECM)的成分,同时添加适当比例的P(LLA-CL)使支架具有合适的生物力学性能和降解性能.内层含有功能性抗体CD133,能够促进内皮组织形成;外层纳米纱其疏松多孔的结构有利于平滑肌细胞的三维生长.因此,此种复合材料双层血管支架有利于原位再生血管组织和结构,具有很好的应用前景.
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