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基于纳米纤维成纱技术构建血管组织工程支架

王倩  
【摘要】:当今社会,心血管疾病发病率越来越高,血管替代材料供不应求。所以,研制一种在结构、组成和功能上高度仿生人体血管,并具备优秀的力学性能和生物相容性的小口径支架材料是当前血管组织工程的热门研究之一。本文利用静电纺包芯纱技术构建了小口径纳米纤维管状支架并应用于组织工程血管支架,主要包括以下三个方面:(1)丝素肽(TSF)的提取。由于TSF包含Arg-Gly-Asp(RGD)三肽序列,具有优秀的生物组织相容性,因此本文首先从柞蚕丝素中提取TSF。选用碳酸钠溶液对柞蚕丝素进行脱胶,并用氯化钙进行溶解,其次利用盐酸进行热降解,然后用碳酸钠中和,最后通过纳滤设备截取分子量300-5000 D的TSF。结果显示,TSF的制得率最高为51%。同时,丝素蛋白大分子链在降解后表面具有更多的氨基酸,这表明TSF亲水性能增加,有利于生物相容性的提高。(2)为了获得小微口径血管支架材料,首先通过静电纺技术制备了以尼龙丝为芯丝的左旋聚乳酸聚己内酯共聚物(PLCL)纳米纤维包芯纱,然后抽取芯丝,通过等离子接枝TSF后获得管状结构的纳米纤维血管支架材料。结果显示,所获得的纳米纤维人工血管支架材料外径约为1.1 mm。接枝TSF后,PLCL/TSF纳米纤维血管支架的力学性能得到提高,弹性模量为8.6±0.19 MPa。同时蛋白质吸附性能、亲水性也得到提高。细胞培养结果显示PLCL/TSF血管支架材料能够更好地促进内皮细胞(VECs)的增殖、粘附,具备更好的生物相容性。(3)为了进一步仿生人体血管的组成、结构和功能,本文构建了以PLCL/TSF为内层、PCL/TSF为外层的双层纳米纤维小口径血管支架。结果表明,所制备的PLCL/PCL/TSF小口径纳米纤维血管支架具有紧密的双层管状结构,内径为700μm,外径为1.1 mm,并且PLCL/PCL/TSF支架材料的爆破压力增加至14950±254mm Hg。细胞培养结果显示,无论是内层PLCL还是外层PCL纳米纤维在接枝TSF后均能够更好地促进VECs、平滑肌细胞(VSMCs)的粘附、增殖,显示了更高的细胞活性。由此可见,这种高度仿生的多层小口径纳米纤维管状支架是一种优秀的人体血管移植物,在血管临床治疗中具有很大的发展潜力。


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