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曼徹斯特大學(xué)李加深團(tuán)隊(duì)《Mater. Design》: 靜電紡絲薄膜制備人造血管新策略
2024-03-15  來源：高分子科技

  心血管疾病是造成生命威脅甚至致死的一個(gè)主要原因。原位人造血管植入被認(rèn)為是治療該類疾病的最佳選擇之一，因此開發(fā)組織工程血管移植物一直是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。靜電紡絲纖維由于其高比表面積和模擬細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，在組織工程血管領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。然而傳統(tǒng)的靜電紡絲組織工程血管力學(xué)性能弱，彈性較差，并且宏觀結(jié)構(gòu)單一。這些缺陷也一定程度上限制了靜電紡絲在人造血管領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，曼徹斯特大學(xué)李加深團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合靜電紡絲和模具輔助丙酮處理技術(shù)，開發(fā)了一種全新的策略用來制備具有宏觀結(jié)構(gòu)可控的聚乳酸人造血管。此外這種人造血管還具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可調(diào)控的力學(xué)強(qiáng)度，優(yōu)秀的生物相容性以及分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。


圖一：聚乳酸人造血管的制造。


  圖一為人造血管的制作過程。首先通過靜電紡絲技術(shù)制作聚乳酸納米纖維膜，然后將纖維膜纏繞在預(yù)先準(zhǔn)備好的模具上并進(jìn)行5分鐘的丙酮浸泡處理，脫模后即可得到與模具外形一樣的人造血管。通過改變模具的尺寸，形狀，大小，本方法可以制備出不同宏觀形狀和大小的人造血管（簡(jiǎn)單的直管狀結(jié)構(gòu)血管、分叉結(jié)構(gòu)血管、錐形變徑血管，如圖二所示）。


圖二：不同結(jié)構(gòu)的人造血管。


  圖三展示了人造血管的表征結(jié)果以及丙酮處理的基本原理，1、丙酮處理后，聚乳酸纖維的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，并且親水性有所提高。這種超高比表面積及親水性提高了細(xì)胞附著和增殖能力，一定程度上提高了人造血管的生物相容性。2、在丙酮處理過程中，由于纖維膜的收縮，增強(qiáng)了纖維膜之間的粘連，最終的管壁結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。通過模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，未經(jīng)過丙酮處理的人造血管會(huì)逐漸失去管狀結(jié)構(gòu)，而經(jīng)過丙酮處理的人造血管可以長(zhǎng)時(shí)間保持完整結(jié)構(gòu)。3、同時(shí)經(jīng)過丙酮處理后，人造血管的拉伸強(qiáng)度，回彈性能大幅提高，且宏觀力學(xué)性能可根據(jù)需求通過管壁厚度精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。本研究提供了一種全新的方法，可以制造宏觀可控結(jié)構(gòu)/機(jī)械性能的定制管狀結(jié)構(gòu)。此外，這種方法不僅可以用于人造血管，而且可以用于制造其他三維管狀支架（如神經(jīng)、食道和尿道）。這種新方法在管狀支架的開發(fā)中具有巨大的潛力。


圖三：人造血管的微觀結(jié)構(gòu)，親水性，生物相容性，力學(xué)性能以及丙酮處理的機(jī)理。


  該項(xiàng)研究以“Hierarchical porous poly (L-lactic acid) fibrous vascular graft with controllable architectures and stable structure”為題在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Materials & Design上發(fā)表。論文的第一作者是曼徹斯特大學(xué)博士研究生孟琛，通訊作者是曼徹斯特大學(xué)李加深博士。


  論文請(qǐng)參考：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.112829

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