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一文读懂小口径人工血管技术前沿

发布网友 发布时间:4小时前

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小口径人工血管技术前沿

据《中国心血管健康与疾病报告2020》显示,我国心血管疾病患者人数逐年递增,达到约3.3亿,成为重大公共卫生问题。人工血管的研发,尤其是小口径人工血管(口径<6 mm)的制造,面临材料、技术的多重挑战。目前,小口径人工血管仍无上市产品,需通过创新设计、材料选择、表面改性等手段提高其通畅性。

小口径人工血管设计需满足内膜增生抑制、血栓形成预防等关键要求。孔隙率和孔径分布对快速内皮化至关重要,可增强移植物周围组织渗透,起到锚固作用,但需防止内部压力导致的径向机械强度下降。多孔人工血管表面,如使用涤纶、聚酯等材料增强,能优于低孔隙率或不可穿透壁的血管移植物,显著提升人工血管设计效能。

人工血管制造工艺多样,包括静电纺丝、基于细胞的完全生物法、生物反应器、冻干法、支架法等。静电纺丝适用于制造具有优化性能的血管导管,通过电场将溶解在溶剂中的聚合物转化为纳米和微纤维,可定制直径匹配目标血管。冷冻干燥通过去除溶剂,优化构建体孔径。致孔剂或颗粒浸出产生孔隙,其他方法如溶剂浇注、发泡、相分离、纤维粘合、自组装、快速成型、熔体成型和膜层压等,生物反应器用于将细胞和组织转化为临床安全有效的生物产品。

小口径人工血管材料研究聚焦于特殊性能与最新研究结果。人工合成材料如膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)、涤纶(Dacron)、聚氨酯(PU)具有抗降解性、良好机械强度等优点。e-PTFE表面改性与外部增强,涤纶表面处理与生物活性材料应用,聚氨酯优化顺应性等措施,提升小口径移植物性能。生物可降解聚合物,如聚甘油-癸二酸酯(PGS)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚二恶烷酮(PDO)、聚 ε-己内酯(PCL)等,通过体内代谢降解,减少组织相互作用,促进内皮化,成为血管移植物的有潜力材料。天然高分子材料,如弹性蛋白、胶原蛋白、丝素蛋白、透明质酸(HA)、纤维蛋白等,通过生物相容性、降解性及促进细胞生长特性,提供小口径人工血管的自然替代品。

基于细胞的完全生物血管研究也取得进展,包括细胞片法、生物反应器法、细胞环法以及3D细胞打印等方法,旨在避免合成材料引起的炎症、狭窄和感染问题。细胞片法通过扩大细胞群、构建细胞层组织,实现人工血管生成;生物反应器法利用生物反应器激发炎症反应,促进纤维囊生成,作为人工血管使用;细胞环法通过细胞在琼脂糖孔中的培养,形成血管状组织;3D细胞打印实现个性化脉管系统设计,开发体外微血管化结构。

总体而言,小口径人工血管技术前沿研究聚焦于解决材料、制造、性能等难题,未来发展方向可能包括新型材料开发、制造工艺优化、生物相容性提升、可定制化设计等方面。接近商业化的工程血管移植物有望成为小口径手术的理想选择,同时在高端材料领域也需要更多动力推进研发。
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