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基于细胞膜片技术构建小口径组织工程血管

赵洁  
【摘要】: 利用组织工程技术构建的血管是人类病变血管的理想替代物。组织工程血管移植物(Tissue-engineered vascular graft, TEVG)是目前组织工程研究领域中的重点内容之一。研究内容包括支架材料、种子细胞与构建方法三方面内容。 目的:本实验以临床应用为出发点,研究如何在较短时间内利用自体细胞体外构建出具备管状形态和一定机械强度的组织工程血管移植物,目的在于:①在避免使用外源内部支架的前提下,研究如何单纯利用患者自体骨髓间充质干细胞体外构建血管移植物;②研究骨髓间充质干细胞是否具备类似血管内皮细胞抗血小板黏附的特性;③在细胞膜片技术的基础上,探索体外构建具备管状形态的小口径组织工程血管移植物的构建方法;④观察将体外构建的小口径血管移植物植入动物颈总动脉缺损处后继续分化的能力,管状形态和通畅的保持。 方法和结果:实验中,对兔骨髓间充质干细胞的特性进行了检测分析,证明其具有抗血小板黏附的特性。兔骨髓间充质干细胞经体外连续培养数天后能够形成具有一定机械强度和可操作性的细胞膜片,该细胞膜片由5-7层细胞构成,厚度约为50μm。扫描电镜结果显示构成细胞膜片的间充质干细胞排列紧密且有序,细胞外基质丰富。利用细胞膜片和外支撑体复合的方法在体外成功构建出小口径组织工程血管,且得到的血管移植物具有一定的机械强度。采用该策略,我们构建了组织工程自体血管移植物,并将其植入兔子颈总动脉缺损处,进行体内实验研究。实验结果显示体外构建的自体血管移植物在植入体内四周后保持通畅,没有形成血栓,也没有发生堵塞,狭窄等现象。扫描电镜结果表明血管移植物在植入体内2周后发生内皮化,4周时移植物完全内皮化。组化结果显示血管移植物在体内能够保持良好的管状结构,并且其内部结构在体内机械环境的作用下发生改建,得到了与天然动脉血管结构类似的组织工程血管。 结论:实验结果表明,间充质干细胞具有类似血管内皮细胞抗血小板黏附的特性,经连续培养数天后可以形成由细胞与细胞外基质组成的三维立体的细胞膜片,通过外支撑的辅助可以体外构建出小口径的血管移植物。体内研究结果显示,由间充质干细胞膜片体外构建的血管移植物在体内能够保持通畅长达四周,并在体内机械环境的作用下,内部结构发生改建,形成类似天然动脉血管的胶原纤维与弹性纤维的层状结构。此外,血管移植物在动物体内可发生内皮化,四周时移植物内壁完全内皮化,保证其在体内的长期畅通。以上结果表明通过该策略可以在体外构建出用于血管重建的全生物化小口径移植物,并且我们相信通过不断的探索和研究,该方法将有助于人类病变血管的血管重建,以避免使用外源材料给患者带来的并发症,并最终应用于临床治疗。


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