[发明专利]小口径组织工程学人工血管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工血管，具体地说是一种小口径组织工程学人工血管及其制备方法，属于组织工程学领域。 

背景技术

冠状动脉旁路移植术(简称：冠脉搭桥术)的桥血管在大部分患者(手术总数的95％以上)使用自体静脉桥，其15年静脉桥的通畅率约60％左右，在接受第一次手术后的患者，约10％～40％患者需要接受二次和多次搭桥手术，此时已无自体血管可用。当前，临床所有小口径人工血管(直径≤5mm)，因与人自体血管作吻合时的非生理性接触面，人工血管与自体血管顺应性不匹配，导致人工血管植入后动物实验和临床实验结果非常不理想，故目前在冠心外科临床无人工血管可用。因此，上述大部分患者一定会面临缺乏搭桥用自体血管材料的问题。同时，在临床上也会常有首次需要搭桥的患者，由于血管条件不良出现缺乏搭桥用材料的局面。另外，周围血管疾病患者，先心病做大动脉间的桥接(B-T Shunt)，同样需要小口径人工血管，也会面临缺乏血管材料的问题。因此，研究开发出一种可靠的小口径人工血管材料以解决上述问题，可以应用于冠心病外科治疗，婴幼儿复杂先天性心脏病的治疗和外周血管疾病的治疗，可以挽救许多患者的生命，提高患者的生存质量，延长患者寿命，有很大的社会效益和经济效益。 

目前最有希望在人工血管制备方面有突破的是组织工程学人工血管。 

组织工程学方法的关键点之一是选择人工血管的三维支架(scalfold)。理想的组织工程人工血管支架应有良好的生物相容性，能复制自体血管的机械特征，并具有引导、支持和维持细胞功能的能力。目前常用支架材料可分为可降解支架和不可降解支架。可降解支架可分3类：1、合成材料，主要有聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、PLA和PGA的共聚物(PLGA)等。它们仍存在一些问题：(1)亲水 性不足，细胞粘附力较弱；(2)会引起无菌性炎症；(3)机械强度不足；(4)血管生成因子等生物活性物质容易滤出；(5)价格较贵，合成有一定的可能，来源不易。2、天然材料，包括大分子生物材料，脱细胞纤维组织结构，如脱细胞心包基质、脱细胞小肠粘膜下层基质及脱细胞真皮基质等。这些物质提取困难，或价格贵，不适合大规模的生产和应用。3、合成材料和天然材料的复合物。 

非降解的基质材料主要包括：1、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)，目前应用于远端肢体旁路移植，但来源不易，价格贵，不适合在中国大规模使用。2、Dacron材料，使用时常以明胶甚至血液预涂腔内膜以防止渗血，从而限制了其在小口径组织工程血管的进一步研究和应用。3、聚乙烯。对水解不敏感而对氧化敏感，无降解性。4、聚亚安酯(PU)：顺应性较好，被用于模拟血管材料。 

但上述人工血管所需的非血管来源材料，或来源不易，或制作复杂，价格贵，因此不适合在我国的大规模应用。而血管来源的支架，具有提供细胞生长基质的天然优势。 

内皮种子细胞的来源有多种。1、内皮祖细胞(Endothelial Progenitor Cell，EPC)，是目前最有前途的种子细胞。EPC可以从骨髓血、外周血和脐带血中分离并可发育成内皮细胞培养物，可作为血管移植物种植的细胞来源和基因治疗。2、自体动静脉，来源受到限制。3、微血管内皮细胞(MVEC)，是指来源于网膜血管内皮细胞或脂肪。但需要费用昂贵的percoll液进行分离和较长时间的低温高速离心，操作复杂。且使用脂肪抽吸还存在EC被污染的可能。4、间皮细胞(MC)，在狗的体内实验中却没有显示出任何用MC覆盖的移植物具有抗血栓形成的或纤溶酶原的特性。同种异体内皮细胞植入人体后有强烈的免疫排斥反应，因此在人工血管内植入EPC细胞是解决免疫的重要手段。 

使用上述材料，研制小口径组织工程人工血管，经典的制作方式大致有三种模式。第一种是在生物可降解的多聚物血管支架上植入细胞，制成人工血管。血管支架主要是PGA，PLGA。据我们的研究，经过一定时间的降解后，PLGA强度大 幅下降，且目前国内使用PGA(PLGA)制作高强度的薄壁人工血管支架在工艺上相差甚远。第二种模式是基于胶原模式。人工血管由外膜的成纤维细胞层，中层的平滑肌细胞层和内表面的内皮细胞层组成。但其外需用Dacron袖套以增加对生理压力耐受能力。第三种是自我组装模式。细胞先在血管片上培育以形成一血管片和细胞外基质，然后包裹在一有渗透性的固体棒上，最后植入内皮细胞。他们都具有足够的机械强度。但由于种子细胞的选择不合适，操作复杂，远期效果不理想而没有进一步研究下去。