随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,心血管疾病已经成为了阻碍人类健康的一个巨大的障碍。目前,大中口径人工血管已经应用于临床,并取得了良好的效果;小直径人工血管移植后易产生血栓造成血管的再狭窄,其低长期通畅率限制了它在临床上的应用。应用材料科学与生物科学相结合,构建仿生天然血管细胞外基质(ECM)结构和组成的组织工程支架,体外接种血管细胞进行组织工程化培养,可以降低移植物的免疫原性,防止血栓形成,提高移植物的长期通畅率,所以体外构建组织工程血管作为替换严重病变血管的人工替代物具有巨大潜能。天然血管ECM是由胶原蛋白与弹性蛋白等构成的三维纳米纤维网络状结构,血管功能性细胞在其上呈现多层双取向生长。人工构建的血管组织工程支架需具备合适的力学性能、生物相容性、降解性能及类天然血管ECM结构等特点。静电纺丝技术可制备微米至纳米范围的超细纤维,能够很好的仿生天然血管ECM的结构和功能。本课题利用静电纺丝技术,制备了双层双取向管状小直径高分子复合纳米纤维支架,并对支架的理化性能和组织工程化进行了研究。通过研究不同高分子纤维膜的亲水性和力学性能,最终确定使用(PCL):聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA):明胶(GE)质量比=1:1:1的复合材料制备管状支架。为了尽可能的仿生天然血管的结构与功能,我们改进静电纺丝技术,设计两步纺丝法制备了双层双取向管状小直径血管支架。通过对电纺纳米纤维形貌和管状支架结构特点的表征,证实了管状支架具有类天然血管中功能性细胞取向排布生长的结构特点。其次,分别对支架的力学性能、亲水性、体外降解进行研究和分析。该支架的极限拉伸应力为2.04±0.15 MPa,断裂伸长率为342.48±4.13%,在湿润状态下支架的破裂压力达到了 111.03±6.03 kPa;支架完全亲水,水滴在其上5秒时,接触角变化为0;支架在第4周已经发生了明显得降解,第12周支架重量降解为初始重量的49±2%。体外接种平滑肌细胞(SMCs)和内皮细胞(ECs)后,发现支架对细胞的增殖生长具有良好的促进作用,纤维的取向结构对细胞的生长发挥了良好的接触引导效应,在其上生长的细胞呈现和纤维一样的取向排布生长;扫描电子显微镜(SEM)观察发现细胞的伪足牢牢抓住或跨过单根纤维,有向纤维膜内部的迁移生长的趋势;对细胞骨架染色后,发现细胞的骨架沿纤维的取向方向生长,细胞呈现纺锤体结构。这些结果均表明,复合材料PCL:PLGA:GE=1:1:1(下文简称PPG)具有良好的细胞活性和生物相容性。最后,我们设计制备了仿生天然血管生理微环境的双循环动态灌注系统,对管状支架进行4周的体外组织工程化。HE染色结果表明三维管状支架呈现疏松多孔结构,且观察到丰富的亮粉红色染的胶原纤维,支架形成了类天然血管壁ECM的结构,该结构有利于后续细胞向支架内部的迁移生长。总之,通过改进静电纺丝方法,成功制备具有天然血管壁功能性细胞取向排列结构特点的双层双取向纳米纤维血管支架。研究结果表明,该管状支架可以满足血管组织工程支架对力学、亲水性、体外降解和生物相容性的要求。取向结构纤维可以对其上生长的细胞起到接触引导的效果,取向纤维的孔径也足以支持血管SMCs向支架内部的迁移生长。组织工程化结果表明,其具有疏松多孔的结构和内部含有丰富的亮粉红色的胶原纤维,说明形成了类天然血管ECM结构。