[发明专利]一种制备人工血管的方法及装置

说明书

一种制备人工血管的方法及装置，属于医用材料技术领域，所述方法包括如下步骤：（1）制取具有轴向取向结构的纳米纤维管；（2）对纳米纤维管管壁材料取样，垂直于纤维方向进行拉伸测试，绘制拉伸应力‑应变曲线，确定材料的塑性形变区域；（3）对纳米纤维管施加能够使纳米纤维管产生扩径响应的力且该力应足以使纳米纤维管产生塑性形变，然后卸载外力至自然状态。所述装置包括纳米纤维管扩径机构。本发明的人工血管具有非线性的力学特性，在低应力区具有优异的膨胀性，能够轻松应对波动的血流量；而在高应力区又具有较高的强度，确保面对血栓威胁、血流量瞬间增大时血管不会爆裂，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种制备人工血管的方法以及相应的装置。

背景技术

据世卫组织统计，心脑血管疾病已成为人类健康的头号杀手。血管置换是治疗血管疾病的一种有效途径，但是供体短缺、排异反应等严重制约了血管置换技术的应用。近年来，人工血管的出现为血管移植提供了新的解决方案，已成为病患部位血管替代或再生的理想选择。在众多人工血管制备工艺中，静电纺丝技术因操作简便、制品孔隙率高及其拥有适宜细胞生长的纳米结构等特点而深受研究人员青睐，其制备原理为：聚合物溶液由推进器输送到喷丝口，在喷丝口施加静电高压，使具有一定粘性的聚合物溶液在电场斥力的作用下开始劈裂成纤维（直径为几百纳米），并向零电势处（收集装置）运动。随着收集时间的延长，纤维最终将在收集装置处堆砌成管状制品，将收集装置抽离后即成人工血管。现有的收集装置多为可转动的金属轴，此种接收方式所制备的人工血管在微观上纤维无法沿血管轴向取向，导致内皮细胞无法沿轴向取向生长并形成与真实血管一样的内皮组织。专利CN102560699A提供了一种神经组织支架的制备方法，并提供了改进的静电纺丝接收装置，该装置包括收集转轴，收集转轴分为三段，中间段为绝缘圆柱体，始端和末端分别于第一金属圆体和第二金属圆体相连，由两个金属圆柱固定并带动旋转。两金属圆柱相当于一对平行的收集极板，收集过程中纤维在极板间取向堆积，从而形成具有轴向取向结构的纳米纤维管。将该纳米纤维管用于神经修复，神经细胞会沿纤维排列方向生长，从而加快神经再生与愈合。事实上，将具有轴向取向结构的纳米纤维管用作人工血管，同样有利于内皮细胞沿轴取向生长并形成与真实血管一样的内皮组织。然与神经修复组织工程相比，为了保证血流量瞬间增大时血管不会破裂，人工血管对力学性能的要求更为苛刻。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种制备人工血管的方法，提供相应的制备装置则是本发明的另一个目的。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：一种制备人工血管的方法，包括如下步骤：（1）制取具有轴向取向结构的纳米纤维管；（2）对纳米纤维管管壁材料取样，垂直于纤维方向进行拉伸测试，绘制拉伸应力-应变曲线，确定材料的塑性形变区域；（3）对纳米纤维管施加能够使纳米纤维管产生扩径响应的力且该力应足以使纳米纤维管产生塑性形变，然后卸载外力至自然状态。优选的，所述步骤（3）中，扩径过程中应变速率不超过10s^-1；卸载外力过程中应变速率不超过10s^-1。

所述步骤（3）中，通过如下方式对纳米纤维管施加能够使之产生扩径响应的力：将所述纳米纤维管套设安装在至少两根平行设置的扩径杆外，然后使两根扩径杆做轴间距离逐渐远离的运动。两扩径杆可以沿直线方向做轴间距离相互远离的运动；或是一根扩径杆绕另一扩径杆沿渐开线轨迹做轴向距离逐渐远离的运动。

或者，所述步骤（3）中，通过如下方式对纳米纤维管施加能够使之产生扩径响应的力：束缚纳米纤维管一端，从另一端充入足量流体使纳米纤维管扩张膨胀。所述流体可以为空气、二氧化碳、氮气、水或是其他不与材料产生化学反应或发生溶剂效应的液体，优选空气，这样既便于操作、节约成本，且不易对材料产生化学影响。