人工血管(及組織工程)

人工血管研討調(diào)研2021-12-05目錄1.人工血管研討的背景及意義2.人工血管的開展歷程3.人工血管的要求及影響要素4.人工血管的制備方法5.人工血管的研討舉例6.總結(jié)及展望人工血管研討的背景及意義1.心血管疾病是世界三大殺手之一；2.外傷，動脈硬化和心腦血管疾病等緣由引起的血管損傷，單純藥物無法痊愈；3.本身的血管很難成為移植替代血管：血管大小，自帶病癥，數(shù)量限制；4.同種異體或異種血管排異反響劇烈；……經(jīng)過人工的手段構(gòu)建血管是目前主要的處理方法人工血管的開展歷史

195220世紀(jì)60年代197019781982維綸制成有通透性Voorhees非織物膨體聚四氟乙烯WilliamGore可吸收纖維組分復(fù)合壁血管Wesolow帶有網(wǎng)孔的人造血管Voorhees，Blakemore，Jaretzki內(nèi)皮細(xì)胞種植HerringePTFE、PU機織針織20世紀(jì)——人工血管的開展歷程20世紀(jì)初，各國學(xué)者首先采用金屬、玻璃、聚乙烯、硅橡膠等資料制成的管狀物；2.1952年Voorhees首先研討將維綸制成人造血管，改動以往人工血管管壁的無通透性；3.1970年Mansifield等初次嘗試了種植內(nèi)皮細(xì)胞實驗，為臨床內(nèi)皮細(xì)胞的種植開創(chuàng)了先河。人工血管的研討大致閱歷4個開展階段：生物組織型、合成型、生物混合型和組織工程型人工血管。臨床運用人工血管滌綸與周圍組織反響較強，血小板凝集的范圍大，抗血栓構(gòu)成性較低，生物相容性差，炎性反響重，因此常用作為大、中口徑的動脈移植。〔需預(yù)凝〕膨體聚四氟乙烯人工血管運用前不用預(yù)凝，比其他血管具有更大的抗血栓性，與周圍組織反響較輕，能接受壓力，血管通暢，能耐受反復(fù)穿刺，運用時間長，但順應(yīng)性較差，通暢率較低。臨床運用人工血管聚氨酯由于具有優(yōu)良的順應(yīng)性、生物相容性以及一定的抗凝血性，可以大大減少新內(nèi)膜增生，合理的孔徑和孔隙率的三維構(gòu)造，能加強內(nèi)皮細(xì)胞在支架上的黏附、長入和鋪展，加速內(nèi)皮細(xì)胞化。內(nèi)壁修飾

1.無活性內(nèi)膜〔碳〕；2.1995年,Nojiri等制成包括三層構(gòu)造、管徑為3mm的人造血管,外層為滌綸(促使臨近組織的相互結(jié)合),中層為無孔的聚胺基甲酸乙酯(構(gòu)成光滑面),內(nèi)層為甲基丙烯酸羥乙酯(水凝膠)和苯乙烯(防止血栓構(gòu)成)；3.用蛋白質(zhì)涂在管腔內(nèi)壁,常用者為白蛋白、明膠和膠原蛋白等；4.將肝素或尿激酶等抗凝劑,溶入人造血管的內(nèi)壁,以制止術(shù)后血栓構(gòu)成；〔磺酸化，等離子體外表改性等〕人工血管的要求及影響要素理想的人造血管，應(yīng)具備以下特點：①具備有良好的組織相容性和血液相容性；②與宿主安康血管相近似的動力學(xué)性能；③能與所替代的血管愈合成一體，有血管內(nèi)膜長入；④不易構(gòu)成血栓，長期堅持通暢；⑤不易發(fā)生退行性改動，性能穩(wěn)定；⑥耐受血管內(nèi)壓力，不易構(gòu)成動脈瘤；⑦受壓后不易變形或扭折成角；⑧不引起異物反響或排斥反響；⑨抗感染；⑩縫合容易，不易撕裂；?能選擇不同的口徑和長度。血管組織工程傳統(tǒng)治療中主要運用合成資料例如滌綸等進(jìn)展血管替代治療，由于術(shù)后栓塞，感染，鈣化等并發(fā)癥發(fā)生率較高，因此臨床治療效果并不理想。合成資料植入體內(nèi)后不具有生長才干，不能滿足小兒患者的生長發(fā)育要求，多數(shù)患者需求根據(jù)身體發(fā)育情況進(jìn)展改換。小口徑人造血管〔內(nèi)徑≤6mm〕的研究由于其順應(yīng)性及通暢性等多方面問題尚未處理。血管組織工程是指利用血管壁正常細(xì)胞和可降解的生物資料進(jìn)展制備、重建和再生血管替代資料的學(xué)科。組織工程血管組成組織工程血管主要由血管支架和種子細(xì)胞組成，并且具備如下條件：①具有或模擬體內(nèi)血管壁構(gòu)造。②具有高度的生物相容性，血栓以及免疫排斥反響發(fā)生率極低。③具有生物學(xué)特性。④具有力學(xué)特性。用于構(gòu)建血管組織工程的血管支架資料血管組織工程支架資料要求與血液相容性好的生物活性資料，不僅具有生物活性，同時還要具有抗凝血和抗容血作用。分類具體內(nèi)容天然生物支架材料甲殼素、葡聚糖明膠、膠原蛋白、彈性蛋白、多聚氨基酸、多肽、透明質(zhì)酸及其復(fù)合物等去細(xì)胞生物源性生物支架材料脫去細(xì)胞的動脈，含有細(xì)胞抗原的脂質(zhì)體和可溶性黏多糖均被除去可降解高分子生物支架材料有聚乳酸及其共聚物、聚己內(nèi)酯、聚羥基丁酸酯、膨體聚四氟乙烯和滌綸等。用于構(gòu)建血管組織工程的種子細(xì)胞1.自體血管壁細(xì)胞自體血管壁細(xì)胞被以為是最正確的種子細(xì)胞，可以防止內(nèi)皮細(xì)胞劇烈的同種異體抗原性。由于遭到來源匱乏，體外擴增老化率高、取材具有侵入性損傷取材部位，以及病患或老年人細(xì)胞質(zhì)量低等限制，臨床無法廣泛運用。用于構(gòu)建血管組織工程的種子細(xì)胞胚胎干細(xì)胞是一種多能干細(xì)胞，分布在囊胚內(nèi)細(xì)胞團中，具有體外定向誘導(dǎo)分化功能。2.胚胎干細(xì)胞目前可獲取的胚胎干細(xì)胞數(shù)量較少，體外培育容易分化失去活性，并且作為異體細(xì)胞，在移植中容易發(fā)生免疫排斥反響。用于構(gòu)建血管組織工程的種子細(xì)胞我是由于等不及胚胎干細(xì)胞死的，他呢？我就是那個胚胎。違反倫理由體細(xì)胞誘導(dǎo)而成的干細(xì)胞，具有和胚胎干細(xì)胞類似的發(fā)育多潛能性。用于構(gòu)建血管組織工程的種子細(xì)胞骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞2004年，Oswald等發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為血管內(nèi)皮細(xì)胞，并且具有上皮細(xì)胞特異性表現(xiàn)，體外培育可以構(gòu)成毛細(xì)血管樣構(gòu)造。隨后，Pittenger等證明了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞不僅具有分化成血管平滑肌細(xì)胞，并參與平滑肌細(xì)胞重建。構(gòu)建組織工程化血管的方法1.全生物化組織工程血管將天然血管經(jīng)過特殊處置將本質(zhì)細(xì)胞去除,保管相對完好的細(xì)胞外骨架構(gòu)造，是良好的組織工程血管支架資料。2.非血管細(xì)胞的組織工程化血管1993年Langer等將大鼠自體背筋膜纏繞于硅膠棒后植入大鼠大腿中部皮下培育4周后分別硅膠棒，制成纖維膠原管經(jīng)抗凝血處置后接入股動脈，術(shù)后移植管通暢。3.可吸收資料支架的組織工程血管外表孔徑大小FunctionalPolymerScaffoldsforBloodVesselTissueEngineeringScaffoldporesizeplaysacriticalroleintheinfiltrationofthecellsintothestructure.NazelyDiban,DimitriosF.Stamatialis*Macromol.Symp.2021,309/310,93–98SMCpreferentiallyattachtoporesizesbetween38–150mm.Incontrast,microvascularECformaconnectedmulticellularliningonscaffoldswithpores<38mm.外表成分和修飾ZuweiMa,MasayaKotakietal.Biomaterials,2005,26,2527–2536HeyunWANG,JintangGUOetal.Front.Chem.Sci.Eng.2021,5(3):392-400PU;crosslinkedgelatinscaffold;crosslinkedgelatin-heparinscaffold(heparin,1wt-%)基體本身帶電性質(zhì)Inordertoobtaincellresistedtoashearstress,anewculturesurfacemodificationbasedonpolyelectrolyteadsorptionwasdeveloped[25].Thismethodshowedendothelialcelladhesiononpolyelectrolytemultilayertreatedglasses[26]andePTFE[27].Wehadseededhumanumbilicalveinendothelialcellsonthepolyelectrolytemultilayerluminalsurfacearteriesandobservedendothelialcellmorphologyclosetothoseobservedinnativearteries[23].內(nèi)壁的性質(zhì):普通以為,攜負(fù)電荷的內(nèi)壁可抑制血小板的附著,但對同樣攜負(fù)電荷的EC卻有排斥作用。PatrickMenu,Jean-Fran?oisStoltzetal.Bio-MedicalMaterialsandEngineering,2021,22,17-20細(xì)胞形狀VascularMechanobiology:EndothelialCellResponsestoFluidShearStressJojiAndo,MD;KimikoYamamoto,MD.CirculationJournal,2021,73,1983-1992Endothelialcells(ECs)liningbloodvesselwallsrespondtoshearstress,afluidmechanicalforcegeneratedbyflowingblood,andtheECresponsesplayanimportantroleinthehomeostasisofthecirculatorysystem.外表微納構(gòu)造Micropatterningofthree-dimensionalelectrospunpolyurethanevasculargraftsmicropatterned,small-diameterpolyurethanegraftscapableofpromotingtheformationofalignedendothelialcellmonolayers.PimponUttayarat,PeterI.Lelkesetal.ActaBiomaterialia,2021,6,4229–4237無支架人工血管HumanumbilicalveinSMCsandskinfibroblastswerecul-turedfor～30days,atwhichtimebothcelltypeshadformedcohesivecellularsheetscomposedofcellsandECM,whichcouldbemanuallypeeledfromthecultureflasks.JohnD.Kakisis,Athens.Greece.etal.JournalofVascularSurgery,2005,41,349-354.SumpioBE.Austin,TX:RGLandesPublishers,1993,p.1-134.類模具法人工血管JohnD.Kakisis,Athens.Greece.etal.JournalofVascularSurgery,2005,41,349-354.N.L’Heureux,L.Germain,R.Labbe,F.A.Auger.JVascSurg,1993,17,499-509TheinnersurfaceofthegraftwasseededwithbovineECsandtheouterwithbovineadventitialfibroblasts.ADacronmeshwasembeddedintothewalltoenhancethemechanicalstrengthofthemodel.無支架細(xì)胞操控MorphologicalandHistologicalEvaluationsof3D-LayeredBloodVesselConstructsPreparedbyHierarchicalCellManipulationMichiyaMatsusaki,MitsuruAkashietal.JournalofBiomaterialsScience,2021,23,63–79總結(jié)與展望血