文稿終期5.26收-譯文

1、代碼10006學(xué)號(hào)10101023分 類 號(hào)R318.08畢業(yè)設(shè)計(jì)(譯文)學(xué)院名稱生物與醫(yī)學(xué) 專業(yè)名稱生物工程 學(xué)生鄒同強(qiáng) 指導(dǎo)教師劉海峰 2014 年 6 月目錄聯(lián)合靜電紡絲和覆蓋海綿層的方備蠶絲絲素蛋白小口徑移植物1用于小搭橋手術(shù)的具有良好順應(yīng)性的靜電紡絲絲素蛋白移植物7小腸粘膜下層（SIS）作為小口徑移植物的順應(yīng)性、彈性模量和壓20的小口徑移植物的遠(yuǎn)期通暢性31生物降解性蠶絲絲素蛋白原文45聯(lián)合靜電紡絲和覆蓋海綿層的方備蠶絲絲素蛋白小口徑移植物本文研究的目標(biāo)是通過靜電紡絲的方備出絲素蛋白小口徑移植物。為了增強(qiáng)靜電紡絲絲素蛋白移植物（ES）的強(qiáng)度，在移植物表面覆蓋蠶絲海綿狀物質(zhì)（ESSC）

2、。物理性能，如靜電紡絲蠶絲的直徑，受到絲素蛋白溶液濃度的影響。ESSC移植物的極限拉伸強(qiáng)度相對(duì)于ES移植物的拉伸強(qiáng)度有所提高。然而，ESSC移植物的順應(yīng)性相對(duì)于ES移植物的順應(yīng)性有所降低。重要地，ESSC移植物的水滲透率能夠處于先前研究的內(nèi)皮化移植物的滲透率范圍內(nèi)。：小口徑移植物，絲素蛋白，靜電紡絲1. 引言稱2005年大約有22-37%的人是死于心疾病1。相應(yīng)地，許多心臟都需要在患病動(dòng)脈合適部位進(jìn)行搭橋手術(shù)，自體常常用作搭橋手術(shù)的移植物，但是自體并不總是方便得到的?？傻囊浦参?，如膨化聚四氟乙烯（ePTFE）和聚對(duì)苯二供選擇的方法是使用人工甲酸乙二醇酯（PET）滌綸。然而，小口徑移植物（6mm

3、）心移植物（如膨化聚四氟乙烯和滌綸）已經(jīng)成功應(yīng)用在高流速區(qū)域（如胸和腹主動(dòng)脈）的搭橋手術(shù)2，小口徑移植物的研制還未取得成功，主要是因?yàn)樵缙趦?nèi)膜增生和血栓的形成3。天然配將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)膜和人工移植物順應(yīng)性不同以及搭橋手術(shù)后縫合不匹生和通暢率降問題的發(fā)生4?；谶@些原因，自體如隱靜脈、臍靜脈和乳腺動(dòng)脈在臨被當(dāng)做小口徑動(dòng)脈搭橋手術(shù)移植物的黃金標(biāo)準(zhǔn)。然而，許多，如動(dòng)脈粥樣硬化加速發(fā)生，供區(qū)患病，自體額外的需要，之前手術(shù)的使用和一般血的使用2,5。管疾病的加速發(fā)生，都將限制自體當(dāng)前研究者正在努力設(shè)計(jì)合適的小口徑移植物。在這些研究中，通過仿生途徑獲得的基質(zhì)材料在形態(tài)和生物性能方面類似于細(xì)胞外基質(zhì)6。在這種方案

4、中，靜電紡絲（ES）似乎是最可靠、最有發(fā)展希望的一種技術(shù)。靜電紡絲可以形成納米尺寸的仿生聚，這種可以紡成多孔的管狀結(jié)構(gòu)7。靜電紡絲技術(shù)是利用高電壓（kV級(jí)）合物來形成一個(gè)電場(chǎng)，該電場(chǎng)能夠捕獲加速的帶點(diǎn)聚合物溶液。聚合物溶液放置在注射泵中，并在設(shè)定的速度下，一般為幾u(yù)l/min，通過一根金屬毛細(xì)管打出。毛細(xì)管與電壓的正極相連，聚合物收集器常常與陰極或地面連接8。領(lǐng)域9,10，但盡管各種各樣的聚合物已經(jīng)被用于生產(chǎn)納米基質(zhì)并用于生物是在仿生方法中僅僅使用天然聚合物就能保證聚合物本身的生物學(xué)性能得以發(fā)揮。特別地，由于絲素蛋白具有良好的力學(xué)性能，生物相容性和緩慢的自我降解性能，絲素蛋白成為了生物領(lǐng)域的最

5、具發(fā)展?jié)摿Φ奶烊痪酆衔?1,12。在本文研究中，家蠶絲素蛋白通過靜電紡絲作成小口徑移植物，靜電紡絲述13。獲得的絲素蛋參數(shù)如以前進(jìn)行形態(tài)和化學(xué)表征。另外，為了評(píng)估絲素作為移植物的可靠性，根據(jù)ISO 7198 “移植物-管狀假體”，對(duì)靜電蛋紡絲管的力學(xué)性能也進(jìn)行了測(cè)量。最后，用NIH 3T3 成細(xì)胞評(píng)估了材料的細(xì)胞相容性。2.材料與方法2.1 材料家蠶蠶絲由“Sperimental Zoology，意大利）”。專門從事家蠶養(yǎng)殖的部門友情提供。除非有特別，所有基礎(chǔ)的化學(xué)試劑都從Sigma-Aldrich公司2.2 再生家蠶絲素蛋白薄膜的采用如下的步驟處理家蠶蠶絲，蠶絲放入高壓滅菌鍋內(nèi)120處理15

6、min，然后用蒸餾水沖洗蠶絲分離出去表面的絲膠蛋白。依據(jù)以前描述的方法步驟使脫膠后的絲素蛋白中和14。接著，在60條件下將絲素蛋白溶解在9.3M的LiBr溶液中，獲得10%（w/v）的絲素蛋白鹽溶液，然后使用D9402-100FT管狀素膜（Sigma Aldrich）在蒸餾水環(huán)境中對(duì)鹽溶液進(jìn)行透析除去溶液中的離子。最終獲得的絲素蛋白溶液的濃度約為2%（w/v）。絲素蛋白膜的方法：將10ml絲素蛋白水溶液倒入有蓋培養(yǎng)中，置于室溫下，溶劑完全揮發(fā)后記得絲素蛋白薄膜。2.3 靜電紡絲形成管狀支架在溫和條件下將絲素蛋白薄膜溶解在98%的甲酸中。獲得的絲素蛋白溶液注入50ml注射器中，使用自己制作的靜電

7、紡絲裝置（圖.1）進(jìn)行絲素蛋白靜電紡絲。不銹鋼旋轉(zhuǎn)心軸（2000rpm）作為收集器，噴絲頭沿著管子軸向運(yùn)動(dòng)，在這種條件下制作了靜電紡絲絲素蛋（=6mm，L=8cm）。靜電紡絲的參數(shù)（優(yōu)化后可產(chǎn)生2維結(jié)構(gòu)）為：速率1.1ml/h；電壓24kv；電極距離10cm；絲素蛋白溶液濃度為7.5%（w/v）；紡絲時(shí)間2h。靜電紡絲過程結(jié)束后將每一根靜電紡絲管置于通風(fēng)櫥中過夜干燥，使用異丙醇將絲素蛋從旋轉(zhuǎn)心軸上取下，然后放入甲醇（MeOH）中處理。設(shè)計(jì)不同的處理時(shí)間（5,10和15min）來研究處理過程中絲素蛋白結(jié)晶度可能發(fā)生的變化。在注射泵作用下通過Teflon毛細(xì)管注射絲素蛋白溶液。毛細(xì)管的不銹末端作噴

8、絲頭，噴絲頭與直流電陽極相連。圓柱收集器與直流電負(fù)極相連。為了使絲素蛋白在收集器上均勻沉積，噴絲頭沿著圓柱收集器的軸向移動(dòng)，收集器軸心勻速旋轉(zhuǎn)。圖1 制作絲素蛋的靜電紡絲裝置2.4 形態(tài)表征樣品（n=7）厚度使用千分尺（Starret m們測(cè)量出了3個(gè)不同的壁厚值。216DE）測(cè)定。在2cm的相對(duì)距離上我靜電紡絲形態(tài)通過掃描電鏡（SEM）（JEOL JSM-35F）來評(píng)估。使用ImageJv.1.42q（NIH Image由7個(gè)不同樣品的掃描電鏡圖像計(jì)算靜電紡絲的平均直徑。簡(jiǎn)要地講，對(duì)每個(gè)樣品在6個(gè)不同的掃描圖像（內(nèi)面3個(gè)，外面3個(gè)）上共獲得15個(gè)不同的測(cè)量值。2.5 理化性質(zhì)表征靜電紡絲絲素

9、蛋白樣品結(jié)晶度的不同和甲醇處理后熱學(xué)性能的改變是通過衰減反射紅外光譜（ATR-FTIR,Shimadtzu FTIR 8400S）和微分掃描量熱學(xué)（DSC）（Mettler Toledo DSC-30）來測(cè)定評(píng)估的。對(duì)每一個(gè)甲醇處理（0,5,10和15min）的樣品進(jìn)行ATR-FTIR分析（單反射ZeSn晶體，分辨率4cm-1，每個(gè)樣品隨機(jī)選取32個(gè)點(diǎn)進(jìn)行掃描），每組樣品分析5次，獲得5個(gè)測(cè)量值。使用Origin v.7（OriginLab）的Peak Fitting Module功能，利用反卷積計(jì)算分析蛋白質(zhì)氨基酸酰胺I帶吸收峰的變化。反卷積計(jì)算前對(duì)每一個(gè)譜圖進(jìn)行卷積平滑過濾處理和用戶自定義

10、基準(zhǔn)線校準(zhǔn)。結(jié)晶度指標(biāo)是由在1265cm-1和1235cm-1酰胺III帶吸收峰的吸收比率（I1265/I1235）計(jì)算得到13。對(duì)3組不同時(shí)間甲醇處理的樣品進(jìn)行DSC分析，先在120下預(yù)熱樣品保證樣品干燥，預(yù)熱后降溫到25，再以10/min的速率將溫度升高到500。作為ATR-FTIR和DSC分析的對(duì)照組，未用甲醇處理的靜電紡絲絲素蛋樣品也進(jìn)行了同樣的分析。2.6 力學(xué)性能表征依據(jù)ISO 7198 “移植物-管狀假體”標(biāo)準(zhǔn)，表征了用甲醇處理15min的樣品的力學(xué)性能。特別地，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)測(cè)試：徑向拉伸強(qiáng)度測(cè)試；壓強(qiáng)度測(cè)試；在120mm Hg下順應(yīng)性加壓直徑。使用Instron 5848-

11、微測(cè)試機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行徑向拉伸測(cè)試，該測(cè)試機(jī)有10N的載荷傳感器和一個(gè)合適的支配柄，支配柄是在機(jī)械（材料，大學(xué)，魁北克，）特別設(shè)計(jì)制造的（圖.2a）。樣品（l=3cm，n=3）用數(shù)控車床精確地切割后進(jìn)行結(jié)構(gòu)的粘彈性測(cè)試。切割后浸泡在PBS溶液，37下保持10min，預(yù)加載0.1N載荷后在3種不同的頭速度（5,25和50mm/min）下測(cè)試。由于測(cè)量有效交叉部分面積很，結(jié)果通過載荷-應(yīng)變曲線展示而不是通常采用的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。使用5個(gè)樣品的合規(guī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)（圖.2b和c）計(jì)算被放進(jìn)一個(gè)充滿PBS的37腔室中。使用掃描激光壓強(qiáng)度15。每個(gè)樣品（l=3cm）儀（183B系列，LaserMike136）研究在

12、樣品管子壓力變化情況下樣品直徑的變化情況。樣品管子的壓力是通過50ml注射器不斷向管子內(nèi)注入蒸餾水產(chǎn)生的。由于在高于80mm Hg壓力下靜電紡絲絲素蛋會(huì)發(fā)生滲透現(xiàn)象，所以在管子引入了一個(gè)可高度變形的氣球。依據(jù)ISO+氣球）施加壓力的變化率為207Pa/s。7198標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)樣品（靜電紡絲絲素蛋在80到120mm Hg壓力之間計(jì)算絲素蛋順應(yīng)性值計(jì)算公式如下所示：的順應(yīng)性值。靜電紡絲絲素蛋子的11）-1Csystem=（+CballonfibroinCfibroin=（ systemCballon ）CballonCsystem順便獲得了絲素蛋子在120mm Hg下的直徑。在順應(yīng)性值測(cè)試過程中，(

13、a) 徑向拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖(b) 順應(yīng)性測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置圖(c) 樣品和恒溫器（保持溫度371）的細(xì)節(jié)圖圖2 力學(xué)性能測(cè)試裝置圖2.7 體外細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)甲醇處理15min的靜電紡絲絲素蛋的體外細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)用NIH 3T3原細(xì)胞系（ATCC No.CRL-1658）進(jìn)行。從3個(gè)靜電紡絲絲素蛋白樣品中打孔取下5個(gè)圓盤狀樣品（=5mm），在121高壓滅菌鍋內(nèi)滅菌20min，接種200ul細(xì)胞密度為50105個(gè)/ml細(xì)胞懸浮液，培養(yǎng)基為含10%胎牛的DMEM（D6429+F1051，Sigma Aldrich）。培養(yǎng)基每48h更換一次，MTT實(shí)驗(yàn)（M2003，Sigma Aldrich）測(cè)定

14、細(xì)胞活性，測(cè)試時(shí)間點(diǎn)設(shè)置在接種后24h、72h，5天和7天。未接種細(xì)胞的靜電紡絲絲素蛋白圓盤狀樣品（n=5）用作每一時(shí)間點(diǎn)的對(duì)照組。接種NIH 3T3細(xì)胞的組織培養(yǎng)試時(shí)間點(diǎn)的對(duì)照組。（TCP）也被用作每一測(cè)細(xì)胞形態(tài)用掃描電鏡（JEOL JSM-35F，Princeton Gamma Tech）來觀察，觀察前樣品放在烘干機(jī)（Polaron CPD 7501，F(xiàn)ison Instrument）烘干。2.8 統(tǒng)計(jì)分析使用Origin Pro v.8中的單方差分析工具包（顯著性水平為0.05，Tukey的意思是比較）對(duì)徑向拉伸試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行單方差分析。MTT結(jié)果用Origin Pro v.8軟件中的

15、兩方差分析工具包進(jìn)行兩方差分析。3.結(jié)果3.1 形態(tài)表征靜電紡絲得到的絲素蛋長(zhǎng)度為5cm，壁厚為18111um（圖.3a）。掃描電鏡圖隨機(jī)分布在圓形心軸上（圖.3b），的直徑約為750nm16。像顯示存在圓柱形(a)靜電紡絲管外觀圖(b)靜電紡絲管內(nèi)表面掃描電鏡圖像掃描電鏡條件為15kev和10mA圖3靜電紡絲絲素蛋圖表1靜電紡絲絲素蛋甲醇處理后的熔化溫度（Tm）和焓變（H）DSCH（Jg-1）ATR-FTIR-ATR結(jié)晶度指數(shù)（I1265/I1235）ES-SF樣品T（）-片層含量未處理279.7283.0286.5287.2130.13132.25135.16138.4456.41.762

16、.71.964.31.965.92.081.60.783.20.483.70.284.10.25min10min 15min注：甲醇處理時(shí)間越長(zhǎng)，絲素蛋白的Tm、H和結(jié)晶度越高。3.2 理化性能表征甲醇處理影響靜電紡絲絲素蛋的理化性能。DSC分析結(jié)果顯示隨著甲醇處理時(shí)間的增長(zhǎng)絲素蛋白的溶解/分解溫度均升高，表明絲素蛋白材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)化為更為規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)17。此外，隨著甲醇處理時(shí)間的增加絲素蛋白的焓（H）也相應(yīng)增加（表1）。ATR-FTIR分析也證實(shí)了靜電紡絲絲素蛋白結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。隨著在甲醇中浸泡時(shí)間的增加，酰胺I帶吸收峰變得更加（圖.4a）。在甲醇處理前絲素蛋白分子中就已經(jīng)存在-片層

17、結(jié)構(gòu)，因?yàn)榧t外譜圖顯示在1624cm-1處出現(xiàn)了酰胺I帶的吸收峰，只不過甲醇處理時(shí)此吸收峰較寬，這樣的結(jié)果表明甲醇處理時(shí)絲素蛋白分子中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在1624cm-1處出現(xiàn)的吸收峰可能是由絲素蛋白分子中的不完美-片層晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。絲素蛋白衍生的光譜圖（圖.4b）顯示在更高波數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)了強(qiáng)的酰胺I成分的吸收峰， 1649cm-1出現(xiàn)的吸收峰是隨機(jī)盤繞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，1666和1680cm-1處的吸收峰是回轉(zhuǎn)和彎曲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的18，證明絲素蛋白分子鏈?zhǔn)菬o序排列的.隨著甲醇處理時(shí)間的增加-片層吸收峰變 ，-片層結(jié)構(gòu)的另一個(gè)典型吸收峰清晰的出現(xiàn)在1699cm-1波數(shù)處，表明-片層結(jié) 分在增加（表1）。(

18、a) 用甲醇處理0,5,10,和15min后ES-SF的酰胺I吸收峰(b) 酰胺I區(qū)域的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜圖注：由圖4(a)的酰胺I吸收峰反卷積計(jì)算得到圖4 ES-SF相關(guān)紅外光譜圖3.3 力學(xué)性能表征徑向拉伸試驗(yàn)表明極限拉伸強(qiáng)度（UTS）和極限伸長(zhǎng)率（UE）都減少，形變率增加（圖.5）。在A到B的形變范圍內(nèi)（圖.5a），為5和25mm/s下材料的力學(xué)表現(xiàn)是相似的，但是在為50mm/s下材料相似力學(xué)表現(xiàn)的范圍將縮小。事實(shí)上，當(dāng)對(duì)材料施加載荷直到材料斷裂（C范圍）時(shí)，形變率的增加限制了的重排（A范圍內(nèi)）和延伸（B范圍內(nèi)）。單方差分析結(jié)果表明不同的形變率影響材料的極限拉伸強(qiáng)度和在極限拉伸強(qiáng)度下絲素蛋

19、產(chǎn)生的應(yīng)變，證明絲素蛋白具有天然的粘彈性。力學(xué)性能參數(shù)的平均值之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。對(duì)于壓力-半徑形變曲線，曲線可分為兩個(gè)不同的部分（圖.5b），曲線的第一部分（A）展示出樣品所受壓力和半徑形變的關(guān)系為線性關(guān)系。當(dāng)樣品的延伸率超過15%（B），曲線達(dá)到平衡，最大的形變率為27.343.56%。在80-120mm Hg壓力范圍內(nèi)，絲的順應(yīng)性平均值為3.510.42（指半徑形變mm Hg-110-2）。此外，管子的素蛋壓達(dá)到575.6717.47 mm Hg，在120mm Hg壓力下管子的平均直徑達(dá)到了5.360.09mm。(a) 靜電紡絲管在三種不同形變速率：5,25和50mm/min(b)壓力和

20、半徑形變率實(shí)時(shí)曲線圖下徑向拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)曲線圖注：絲素蛋在15%形變范圍內(nèi)兩者成線性關(guān)系，曲線最終穩(wěn)定時(shí)形變率=27.343.6%壓力達(dá)到575.717.5mm Hg。圖5 力學(xué)性能測(cè)試曲線圖3.4 體外細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加 NIH 3T3原細(xì)胞的細(xì)胞活性呈線性增長(zhǎng)（圖.6）。同樣的趨勢(shì)在靜電紡絲絲素蛋和陽性對(duì)照組（TCP）中也呈現(xiàn)出來。掃描電鏡圖像（SEM）顯示在接種24h后NIH 3T3細(xì)胞已經(jīng)比較好地貼附在了靜電紡絲絲素蛋白基質(zhì)上（圖.7a）；隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，細(xì)胞的形態(tài)更加扁平和延展（圖.7b-d）。而且，5天后NIH 3T3細(xì)胞長(zhǎng)進(jìn)了靜電紡絲基質(zhì)。兩

21、方差分析表明培養(yǎng)時(shí)間和底層的基質(zhì)均能影響MTT吸收值，但兩者之間不存在相互作用關(guān)系。平均值存在顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。MTT細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)顯示靜電紡絲絲素蛋白具有良好的細(xì)胞相容性，NIH 3T3母細(xì)胞的活性隨著培養(yǎng)時(shí)間成線性增加，對(duì)照組（TCP）也得到同樣的結(jié)果。圖6 MTT細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖(a)24h(b)48h(c)72h(d)5d(e)7d。細(xì)胞在培養(yǎng)24h后已經(jīng)完全展開鋪平。(f)NIH 3T3母細(xì)胞培養(yǎng)5d圖像：非細(xì)胞接種面。比例尺=10um，條件15kev和10mA。圖7 培養(yǎng)在靜電紡絲管上的NIH 3T3母細(xì)胞SEM圖像注：靜電紡絲絲素蛋的順應(yīng)性值高于類和異體移植物的順應(yīng)性值，非常接近臍靜

22、脈和隱靜脈的順應(yīng)性值，它們代表了小替代物的黃金標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)來源于Salacinski et al. 28, Rosset et al. 36, Laogun and Gosling 37 and Bairdet al. 38.圖8 人各種動(dòng)脈，人類靜脈，類移植物和靜電紡絲絲素蛋的順應(yīng)性值4.本文的研究工作重點(diǎn)為設(shè)計(jì)，和表征可用于小口徑移植的靜電紡絲絲素蛋（內(nèi)徑6mm）。由于絲素蛋白具有突出的力學(xué)性能和良好的生物相容性，絲素蛋白是一種非常有前景的生物材料。靜電紡絲實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)化參數(shù)以前就進(jìn)行了設(shè)置和優(yōu)化（數(shù)據(jù)為展示），目的是為了的平均直徑比那些文獻(xiàn)的溶解在甲酸（FA）獲得圓柱形的納米。獲得的納米中絲

23、素蛋白制得的納米直徑更大19。這種不同可能歸因于絲素蛋白溶解前絲素蛋白制作的方法和流程的不同。事實(shí)上，在本文研究中溶解在甲酸溶液中的絲素蛋白是通過SF-LiBr溶液透析并揮發(fā)溶劑后形成的絲素蛋白薄膜。比較起來，Sukigara19等溶解的絲素蛋白是通過冷凍干燥50%（w/v）CaCl2溶液，100下溶解脫膠蠶絲所得，獲得的。真空干燥法的使用可能產(chǎn)生應(yīng)力，是絲素蛋白結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定或破壞，降低了絲素蛋白的分子量20,21，這就導(dǎo)致了靜電紡絲產(chǎn)生更小直徑的納米22。靜電紡絲管的形態(tài)表征結(jié)果顯示納米是隨機(jī)貼附在圓形心軸上的，原因是收集器的轉(zhuǎn)速較慢。接下來的步驟將會(huì)是設(shè)置不同的靜電紡絲參數(shù)來使靜電紡絲納米更

24、好地貼附到收集器上。此外，使用一個(gè)軸向移動(dòng)的噴絲頭可以保證形成均勻的厚度，18111um，此值與Cheng等23測(cè)量的人類頸動(dòng)脈和大腿動(dòng)脈的內(nèi)膜-內(nèi)。中層的平均厚度處在相同的范圍至于絲素蛋的多孔性，不同的技術(shù)，如微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro-CT）和掃描電鏡圖像（重建）都被用于研究孔隙的尺寸和密度。遺憾的是，所有的嘗試都失敗啦，迫使人們使用micro-CT技術(shù)來研制出一種特殊的研究孔隙的方案，micro-CT是目前最可靠的一種技術(shù)。關(guān)于甲醇后處理實(shí)驗(yàn)，DSC和FTIR分析法均證明絲素蛋白結(jié)構(gòu)的結(jié)晶度增高，這與文獻(xiàn)中的結(jié)果完全一致11。更加深入分析，絲素蛋白溶解/分解溫度和焓變的增加（表1）與絲

25、素蛋白更加規(guī)則的結(jié)構(gòu)，如-片層二級(jí)結(jié)構(gòu)，密切相關(guān)。事實(shí)上，長(zhǎng)時(shí)間的甲醇處理導(dǎo)致在1623cm-1處的酰胺I結(jié)分的增加，歸因于-片層結(jié)構(gòu)的增加24-26。實(shí)際上，甲醇處理對(duì)于提高絲素蛋白的力學(xué)性能和生物降解率都有顯著的作用，主要是因?yàn)榧状继幚硖岣吡私z素蛋白的結(jié)晶度27。依據(jù)ISO 7198“移植物-管狀假體”標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定靜電紡絲管的力學(xué)性能。在這些測(cè)試過程中，在壓力0-400mm Hg和半徑形變率0-15%范圍內(nèi)壓力和半徑形變率成線性關(guān)系。此外，在80-120mm Hg壓力下靜電紡絲管的順應(yīng)性值為3.510.42（%半徑形變率mm Hg-110-2）；這個(gè)數(shù)值是非常好的，因?yàn)樗扰蚧鬯姆蚁?.

26、60.2）、滌綸（1.90.3）和牛異體移植物（2.60.3）移植物更加接近天然的順應(yīng)性值28（圖.8）。但是，靜電紡絲管的順應(yīng)性仍然比隱靜脈和臍靜脈的順應(yīng)性低，這些天然血管目前被認(rèn)為是移植物的黃金標(biāo)準(zhǔn)28。至于壓，靜電紡絲絲素蛋的壓高達(dá)57517mm Hg，這個(gè)壓力比120mm Hg這個(gè)最高的生理壓力高4倍多，比最高壓力（180-220mm Hg）高2倍多29。另外，即使絲素蛋的壓高于Oskoui等的豬大腿動(dòng)脈壓力（503mm Hg）30，但是該和隱靜脈（2250mm Hg）的壓力值31。截止到目前，僅有Soffer等做過相似的研究并進(jìn)行了相關(guān)32。他們使用相似的壓值仍然低于人類頸動(dòng)脈（50

27、00mm Hg）靜電紡絲裝置，但是絲素蛋白的過程不同，使用聚氧化烯來增加溶液的粘度。以前的靜電紡絲管有更小的直徑（3.8mm），相近的管壁厚度（151um），不同的管壁形態(tài)，壓（811mm Hg）高于研究的靜電紡絲管。然而，使用完全不同的裝置測(cè)試材料的力學(xué)性能且未材料的順應(yīng)性情況，因此，比較兩者的結(jié)構(gòu)和理解是否高的壓就具有更好的剛度和脆性是非常。靜電紡絲絲素蛋的良好細(xì)胞相容性與文獻(xiàn)中的不同表型細(xì)胞與絲素蛋白的相互作用情況相似33，尤其是與靜電紡絲絲素蛋白的相互作用34,35。培養(yǎng)5天后NIH 3T3細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入了靜電紡絲基質(zhì)，這個(gè)現(xiàn)象非常重要，因?yàn)殪o電紡絲基質(zhì)的孔隙必須足夠連通和寬敞來保證細(xì)胞

28、可以在孔隙里生長(zhǎng)增殖，雖然未給出孔隙尺寸的定量分析。此外，本文所使用高溫滅菌方法可能對(duì)材料的形態(tài)表征，理化性質(zhì)和力學(xué)性能分析可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此課題組的同事們也對(duì)用環(huán)氧乙烯和70%滅菌法處理的情況進(jìn)行了分析研究39。初步結(jié)果證明用高壓滅菌法和環(huán)氧乙烯滅菌法處理靜電紡絲絲素蛋樣品沒有明顯的差異。5.結(jié)論和未來工作已經(jīng)進(jìn)行了靜電紡絲絲素蛋狀支架的設(shè)計(jì)和性能表征工作，借以評(píng)估其作為小口徑移植物的可能性。力學(xué)測(cè)試和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明靜電紡絲絲素蛋具有足夠的性能可滿足使用的需要。在生理壓力范圍內(nèi)（80-120mm Hg），絲素蛋的順應(yīng)性比當(dāng)前用來替代（如大腿動(dòng)脈）的非自體移植物的順應(yīng)性都要好。此外，

29、用NIH3T3原細(xì)胞進(jìn)行體細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了靜電紡絲絲素蛋白基質(zhì)中的細(xì)胞具有良好的生物活性和運(yùn)動(dòng)性。所有的這些結(jié)果都證明了靜電紡絲絲素蛋狀結(jié)構(gòu)是一種可靠的且極具使用前景的移植物。通過nano-CT技術(shù)研究評(píng)估絲素蛋孔隙分布情況將是未來研究的重點(diǎn)。此外，使用動(dòng)態(tài)順應(yīng)性測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究絲素蛋的時(shí)間依賴的力學(xué)行為表現(xiàn)也是非常重要的。流體動(dòng)態(tài)研究工作將聚焦于研究由靜電紡絲絲素蛋粗糙內(nèi)表面誘導(dǎo)產(chǎn)生的可能的血液擾動(dòng)情況。小腸粘膜下層（SIS）作為小口徑移植物的順應(yīng)性、彈性模量和壓小腸粘膜下層（SIS）是無細(xì)胞的膠原組織，100um厚，來源于小腸。小腸粘膜下層曾被用作移植物，因其具有自我重塑的優(yōu)良性

30、能，可在其替代部位生成自身組織。截止到目前，關(guān)于其作為移植物在植入前力學(xué)性能方面的還比較少。在本文研究中，5和8mmSIS移植物的順應(yīng)性，彈性模量和壓被測(cè)定。5mmSIS移植物的順應(yīng)性（壓力從80mm Hg增加到120mm Hg期間直徑增加的百分率）平均值為4.6%（范圍 2.9-8.6%）；8mmSIS移植物的順應(yīng)性平均值為8.7%（范圍7.2-9.5%）。彈性模量（E）按壓力的指數(shù)形式增加，公式為E =E0ep，E0代表零壓力模量，是指數(shù)（描述E隨壓力的增加率）；E，E0和P的是g/cm2。E0平均值為4106（g/cm2范圍1348-5601），的平均值為0.0059（范圍為0.0028

31、=0.0125）。在100mm Hg壓力下，E平均值為8.91103g/cm2(范圍1.02-8.80103)。5.5mm移植物的平均壓為3517mm Hg（范圍為2069-4654）。至于植入前移植物的順應(yīng)性情況，小口徑SIS移植物的順應(yīng)性值為狗頸動(dòng)脈順應(yīng)性值的1/2，比典型的靜脈移植物的順應(yīng)性高大于4倍，比的移植物（1999 John Wiley & Sons, Inc. J Biomed Mater Res, 47, 6570, 1999）的順應(yīng)性值更大。：移植物；移植物彈性模量；移植物順應(yīng)性；移植物壓1. 引言小腸粘膜下層是一層無細(xì)胞的膠原組織，是小腸除去粘膜層和平滑肌層剩下的組織；該

32、層組織是無細(xì)胞的厚度為100um的半透明組織。該層組織具有突出的自我塑造性能可在替代部位變成自身組織1。SIS移植物的第一次應(yīng)用是由Badylak等2的，該作者用SIS移植物替代了12只狗的腎下主動(dòng)脈。隨后，Lantz等3使用小口徑（4.3mm）移植物替代了狗的頸動(dòng)脈和大腿動(dòng)脈。兩個(gè)月內(nèi)，所有SIS替代部位都生成了動(dòng)脈組織，與自身天然的動(dòng)脈組織沒有組織性差異。Sandusky等4了移植后SIS的組織學(xué)變化。作為一種新型的動(dòng)脈移植物材料，在移植前評(píng)估其力學(xué)性能，如順應(yīng)性，彈性模量和壓，非常重要。這樣可以通過測(cè)量重塑和移植后的力學(xué)性能來評(píng)估組織重塑的程度。本文研究的重點(diǎn)便是測(cè)定用作移植物的SIS移

33、植物在移植前的各種力學(xué)性能參數(shù)。2. 方法和材料每一個(gè)SIS移植物是由兩個(gè)緊密相稱同軸心工縫合的SIS管組成，手工縫合只會(huì)產(chǎn)生微小的針孔以便保證在移植時(shí)血液滲透最小。SIS來源于成年豬的小腸，由Cook Biotech Inc，西，印第安納州。簡(jiǎn)要地說，將小腸粘膜下層和平滑肌層清除就可以獲得SIS，獲得的SIS是一層無細(xì)胞的半透明膠原，大約100um厚。因?yàn)镾IS具有方向性的孔隙（Hiles等5和Ferrand等6），所以鑒定了粘膜邊和與血液相連的表面。的SIS管是將兩層SIS貼附在一根圓軸表面縫合形成的，有30%的縫合面積，制備好后烘干機(jī)烘干SIS管。在接縫處應(yīng)用間斷縫合術(shù)縫合，每厘米長(zhǎng)度縫

34、合四針。縫合好第一面雙層管后，另一面雙層SIS也采用相同的方法縫合以便部分縫合線完全與縫合線相對(duì)。這樣縫合SIS管可以保證移植時(shí)血液滲透率最小。同心管狀移植物再水化，同心軸后烘干機(jī)烘干，備用。使用前移植物需要再水化。通過向SIS移植物注射液體并測(cè)量其壓力的變化來測(cè)定移植物的順應(yīng)性，測(cè)量開始時(shí)移植物處于完全收縮狀態(tài)，此時(shí)體積和壓力均為零。為了使移植物充分膨脹，使用乳劑來降低移植物對(duì)液體的滲透性。在本文研究中，使用的乳劑為水楊酸鉍或牛奶，牛奶的粘性稍低于水楊酸鉍。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)注射液體，1ml注射器，增量為0.01m。使用液體填充壓力傳感器（Cobe,Boulder,Colorado）測(cè)量壓力,測(cè)量實(shí)驗(yàn)

35、開始時(shí)壓力和移植物中液體體積均為零；圖1顯示的是壓力-體積曲線圖。移植物膨脹前體積（V0）有壓力-體積曲線推斷得出，如圖1所示。斜率P/V為常數(shù)的曲線初始上升區(qū)域被用于構(gòu)建外推公式求出V0。對(duì)于移植物，其與天然的順應(yīng)性匹配問題非常重要，可以避免血流速率不連續(xù)和血液淤塞等問題的發(fā)生（Stewart和Lyman7）。除了在血栓部位血液速率不連續(xù)外，順應(yīng)性不匹配導(dǎo)致動(dòng)脈管壁在脈動(dòng)壓力刺激下會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈內(nèi)膜增生，這種生理響應(yīng)將在部分具體闡述。由于壓力-體積曲線不是線性曲線，所以選定一個(gè)有意義的范圍來計(jì)算移植物順應(yīng)性是非常重要的，最重要的范圍是舒張壓和收縮壓之間的范圍，也就是80-120mmHg范圍，這個(gè)

36、范圍代表了脈動(dòng)壓力。用壓力增大下移植物直徑的變化（d）來表達(dá)移植物的順應(yīng)性是有意義的；相關(guān)的有用信息可在壓力-體積曲線上獲得（圖.1）。規(guī)定在舒張壓下（80mmHg）液體體積為V80 =d2L/4，L為移植物的長(zhǎng)度，收縮壓下液體體積為V120=(d+d)2L/4, d為壓力從80mmHg升到120mmHg時(shí)移植物管徑的增加量。那么當(dāng)d2/ d2非常小時(shí)，V120/V80=(d+d)2/d2 = 1 + 2d/d，化簡(jiǎn)d/d=0.5(V120/V80-1)。圖1 典型SIS移植物的壓力-體積關(guān)系曲線圖2.1 彈性模量彈性模量（E），定義為應(yīng)力/應(yīng)變，是移植物材料的一種力學(xué)性能且該性能與材料數(shù)量的

37、多少?zèng)]有關(guān)系。前文描述的測(cè)量材料順應(yīng)性的實(shí)驗(yàn)流程也被用來測(cè)定彈性模量（E）。ey和Geddes8描述了薄壁彈性管彈性模量（E）的表達(dá)式，如下：3 20.5E=()( )() 公式中t代表壁厚（cm），L是測(cè)量管子的長(zhǎng)度（cm）；壓力（P）用g/cm2的形式表達(dá)；所以彈性模量（E）的為g/cm2。由于材料的壓力-體積曲線是非線性的曲線，所以預(yù)期彈性模量與壓力也將成非線性關(guān)系。Hughes等9曾了彈性模量（E）與壓力（P）的關(guān)系式：E=E0，式子中E0代表零壓力值（管子膨脹前壓力）；是指數(shù)，描述了彈性模量（E）隨壓力而增加的形式，P是膨脹壓力。2.2壓通過將移植物粘黏在管子上，管子連接著壓力表、壓

38、力校準(zhǔn)器和氮?dú)夤?，來測(cè)定移下壓并換算成以mmHg為植物的壓。緩慢增加壓力直到移植物爆裂。隨后的數(shù)值（1.0psi=51.8mmHg）。3. 結(jié)果表I顯示了8個(gè)SIS移植物在80-120mmHg壓力間的順應(yīng)性（d/d）（數(shù)據(jù)從壓力-體積曲線中獲得）。不出意料，8mm移植物的順應(yīng)性值（平均0.087）比5mm移植物的順應(yīng)性值（平均0.046）更大。5mm移植物的直徑增加百分率處于2.9%到6.8%之間； 8mm移植物的直徑增加百分率處于7.2%到9.5%之間。表I在80mmHg到120mmHg壓力間移植物的順應(yīng)性值（d/d）直徑/mmd/d移植物指標(biāo)6/186/296/307/167/29平均值5

39、.385.195.195.815.595.438.668.718.788.710.0390.0290.0510.0430.0680.0460.0950.0720.0940.0878/4A8/4B8/5平均值3.1 彈性模量應(yīng)力/應(yīng)變（E）數(shù)據(jù)滿足E=E0表達(dá)式，圖2表明E和P之間為典型的半對(duì)數(shù)關(guān)系。圖3說明了，使用線性標(biāo)尺，所有移植物的彈性模量（E）和壓力（P）之間的關(guān)系。表 II列出了E0（膨脹前模量）和（描述E隨壓力增加方式的指數(shù)）。圖3顯示的是所有移植物彈性模量（E）與壓力間的關(guān)系圖。所有移植物的彈性模量都隨著壓力增加而增加。注：根據(jù)E=E0以半對(duì)數(shù)形式呈現(xiàn)圖3 線性標(biāo)尺下所有SIS圖2

40、 典型SIS移植物的彈性模量（E）與移植物的彈性模量（E）與壓力的關(guān)系圖壓力的關(guān)系圖表II SIS移植物的E0和值，數(shù)據(jù)滿足E=E0，E0為未膨脹前的模量，為描述E隨壓力增加方式的指數(shù)E0 g/cm2SISE1.591048.801038.331037.371035.061031.021046.671038.911033.501031234567平均值4441.65544.63889.41348.13365.85601.54556.34106.81461.90.00940.00340.00560.01250.00300.00440.00280.00590.0037標(biāo)準(zhǔn)差3.2壓表III列出了2

41、1個(gè)直徑為5.5mmSIS移植物的壓數(shù)值。平均壓值為3517mmHg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過生理最大壓力120mmHg。表III直徑為5.5mm的SIS移植物的壓序號(hào)移植物長(zhǎng)度（mm）壓（mmHg）123456789101112131415161718192021平均值4834.53644.447.43543.44344465244.240.541.2404240.837.74545.445434137387836203775336128444654336131033879387936203672206938793361258638793879310333103517注：直徑=5.5mm4.Clark等10

42、，Lyman等11和Seiffert等12均研究評(píng)估了移植物與其所要替代的順應(yīng)性匹配的重要性，他們?cè)u(píng)估了順應(yīng)性可控的聚氨酯移植物。隨后，Stewart和Lyman7用狗進(jìn)行小口徑聚氨酯移植物動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，將聚氨酯移植物的順應(yīng)性設(shè)計(jì)成低于、等于和高于移植部位動(dòng)脈的順應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于局部脈動(dòng)壓力，較硬（順應(yīng)性差）的移植物會(huì)在吻合部位誘導(dǎo)動(dòng)脈內(nèi)膜增生。內(nèi)膜增生導(dǎo)致移植物遠(yuǎn)期通暢的較早失敗，而順應(yīng)性相當(dāng)和較高的移植物其遠(yuǎn)期通暢情況較好，移植后較晚失敗。這些研究均未使用抗凝血?jiǎng)┖涂寡“逶噭?。在總結(jié)部分，他們目前使用的類移植物其順應(yīng)性值都比他們所替代動(dòng)脈的順應(yīng)性值低5-10倍。比較小口徑動(dòng)脈和不同材

43、料移植物的順應(yīng)性值是非常重要的；表IV是在典型脈動(dòng)壓情況下（80-120mmHg）比較的結(jié)果。動(dòng)脈的順應(yīng)性值處于9-15%之間，靜脈移植物的順應(yīng)性值約為1.5-2%。SIS移植物（5mm和8mm）的順應(yīng)性值處于4.6-8.7%之間，僅僅比頸動(dòng)脈和大腿動(dòng)脈的順應(yīng)性值低。類移植物（聚四氟乙烯PTFE和滌綸Dacron）的順應(yīng)性值均低于1%；這就如Stewart和Lyman所的那樣，廣泛使用的類移植物其順應(yīng)性值均比他們所替代動(dòng)脈的順應(yīng)性值低5-10倍。表IV 不同材料的順應(yīng)性值P% d/d材料研究者80-120脈動(dòng)80-120動(dòng)脈壓80-12080-12080-12080-1204080-12080

44、-12080-12080-120915平均12.7 14.71.961.484.68.71.60.20.640.20.76Stewart & Lyman (7) Dobrin (13)作者本人Arndt (14)Sawyer (15)Sawyer (15)作者本人作者本人 Hiles (16)Stewart & Lyman (7) Sawyer (15)Sawyer (15)Sawyer (15)頸動(dòng)脈（狗）頸動(dòng)脈，大腿動(dòng)脈，髂動(dòng)脈頸動(dòng)脈（狗）頸動(dòng)脈（人）隱靜脈 臍靜脈SIS，5mm（豬） SIS，8mm（豬） SIS（狗）PTFE PTFE XPTFE滌綸在此刻，確定與d/d相關(guān)的是非常有幫

45、助的。從彈性模量（E）的定義，即應(yīng)力/應(yīng)變，直接入手可以很容易地推斷出d/d的表達(dá)式。應(yīng)力定義為面積上所受的壓力，薄壁彈性管的應(yīng)力為Pd/2t，P為透壁的壓力，d為管子直徑，t為管壁厚度。應(yīng)變?yōu)閐/d；因此：E=應(yīng)力=Pd/2t應(yīng)變 d/d化簡(jiǎn)：=()（ ）2給定壓力（P）和彈性模量（E），則d/d決定于直徑（d）和管壁厚度（t）的比值。因此，同種材料，同樣的壁厚，直徑較大的移植物其順應(yīng)性值更大。這個(gè)結(jié)論也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表I）相符合，在80-120mmHg脈動(dòng)壓力范圍內(nèi)，8mm直徑移植物的平均順應(yīng)性值為0.087；5mm直徑移植物的平均順應(yīng)性值為0.046。同時(shí)，順應(yīng)性的值也與彈性模量（E）和壓

46、力（P）有關(guān)，彈性模量（E）隨著壓力增加而增加。4.1 彈性模量表V列出了動(dòng)脈、靜脈和SIS移植物在100mmHg壓力下的彈性模量值。SIS薄片也被進(jìn)行橫向?qū)嶒?yàn)，在12%應(yīng)變下期彈性模量為16.6106dynes/cm2。從表V中可看出頸動(dòng)脈的彈性模量（E）值在0.4-9106 dynes/cm2之間，大多數(shù)值為6106dynes/cm2。靜脈的彈性模量值稍高于頸動(dòng)脈的彈性模量值。圖4顯示了在0-200mmHg壓力下狗頸靜脈、小口徑SIS移植物和狗頸動(dòng)脈各自彈性模量和壓力之間的關(guān)系圖。其中，SIS移植物彈性模量位于頸靜脈和動(dòng)脈之間。圖4 狗頸靜脈、頸動(dòng)脈和SIS移植物的彈性模量-壓力曲線圖表V

47、、靜脈和SIS移植物的彈性模量Edynes/cm2P mmHg材料研究者12.7106161064.301068.9010612.0106DTA（狗） AA（狗） DTA（狗） AA（狗）DTA（狗）100100100100100ey (8)ey (8)Bergel (17)Bergel (17)Nickerson (18)DTA（狗） Abd.A（狗） DTA（狗）upper DTA（狗）mid DTA（狗）lower Abd.A（狗） Asc.A（狗） DTA（狗）high DTA（狗）mid DTA（狗）low Abd.A（狗） Asc.A（人）頸動(dòng)脈（狗）頸動(dòng)脈（狗）頸動(dòng)脈（人） 頸動(dòng)

48、脈（人類）頸動(dòng)脈（人類-年輕）頸動(dòng)脈（狗）大腿動(dòng)脈（狗）大腿動(dòng)脈（狗）大腿動(dòng)脈（狗） SIS（豬） SIS（豬） SIS（豬）靜脈頸靜脈（狗）100動(dòng)脈壓96-12487-118101-13096-13096909893867010010097125100動(dòng)脈壓動(dòng)脈壓應(yīng)變1601001001.2-41062.421062.71063.00.331065.71069.81.21060.761060.81061.21061.571062.01060.7610661060.43-2.371066.071060.410691063.11063.6810612.31.21

49、06321068.0310616.61065.88-12.01065.51068.5106Bergel (19)Peterson (20)Gow (21)Gow (21)Gow (21)Gow (21)Pa Pa Pa Pa PaPa(22)(22)(22)(22)(22)(22)Cox, 1975作者本人Pa(22)Arndt (14)Learoyd (24)Peterson (20)Peterson (20)Gow (21)Learoyd (24)本文 作者本人 Herbert (25)Hinke (26)Bergel (19)4.2壓壓數(shù)值（20694654 mmHg)）很少被。Hile

50、s等16關(guān)于5.5mmSIS移植物的了重建（2 mo）的5mmSIS移植物的壓為5800mmHg。同樣地，研究發(fā)現(xiàn)重建的SIS移植物比其所替代動(dòng)脈的壓更大。這些移植物的壓明顯高于心臟收縮壓，bric等27即使是下的最高收縮壓。稱隱靜脈移植物與SIS移植物比較，其爆破壓為19.0psi（984mmHg）。該作者還提供了聚四氟乙烯PTFE（直徑未指明）的壓數(shù)值（50-70psi或2590-3626mmHg）。對(duì)于GoreTex（一種膨化聚四氟乙烯），曾其壓為600mmHg。從前面的敘述來看，小口徑移植物（內(nèi)徑5.5mm）的壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過心臟收縮壓。然而，必須承認(rèn)材料的壓與材料類型，直徑（d），和管壁厚

51、度（t）密切相關(guān)。所有的材料都有其所能承受的應(yīng)力（狀材料的應(yīng)力（壓力/面積）滿足下面的公式：f=Pd/2t面積壓力）極限。薄壁管因?yàn)槊糠N材料的f是有限的，壓隨著直徑（d）的增大而減小。也就是說，對(duì)于指定的管壁厚度（t），Pd乘積是一個(gè)常數(shù)；同樣地，管壁越薄，數(shù)值不可能超過極限應(yīng)力f，否則管子將會(huì)爆裂。局限性壓越低。Pd/2t的本研究中數(shù)據(jù)的總方差可以歸因于兩點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)裝置（2）用于構(gòu)建移植物的SIS材料。實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于研究數(shù)據(jù)中的總方差貢獻(xiàn)很小。注射器的增量為0.01ml，誤差控制在5%之內(nèi)，即0.010.0005ml，Cobe壓力傳感器的輸出是滿足線性關(guān)系，誤差1%，讀數(shù)的精確度為5%。如

52、預(yù)期那樣，總方差主要來自于SIS材料，因?yàn)镾IS材料是天然的生物組織。Herbert等25動(dòng)物的SIS材料被研究。了動(dòng)物組織SIS材料產(chǎn)生的變異系數(shù)，高達(dá)19%-32%；五種Hiles等16曾數(shù)與這兩篇文章SIS材料可產(chǎn)生20%的變異系數(shù)。因此，的內(nèi)容相符。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的變異系5. 結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明小口徑，三層SIS移植物在壓力從80mmHg升到120mmHg條件下的順應(yīng)性值處于5-10%之間。這個(gè)值稍低于天然頸動(dòng)脈的順應(yīng)性值。SIS移植物的彈性模量隨著壓力的增加成指數(shù)形式增加。在100mmHg壓力下，彈性模量平均值達(dá)到8.03106dynes/cm2（4.95-15.7106dynes/cm2

53、）。5.5mm直徑，三層SIS移植物的3517mmHg（2069-4654），遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于心臟收縮壓。壓為生物降解性蠶絲絲素蛋白的小口徑移植物的遠(yuǎn)期通暢性目的：在手術(shù)重建領(lǐng)域移植物的需求越來越大。然而，由類材料制作的小口徑移植物，特別是直徑小于 5mm 的移植物，非常容易導(dǎo)致血栓的形成。絲素蛋白是一種來源于蠶絲的可生物降解的蛋白質(zhì)。來自于家蠶的蠶絲絲素蛋白具有抗血栓的表面性質(zhì)，在各種組織工程領(lǐng)域被廣泛用作生物支架材料。評(píng)估了絲素蛋白生成小動(dòng)脈假體的可能性。方法：三層結(jié)構(gòu)的小口徑由絲素蛋白線編織而成。采用末端-末端的吻合術(shù)將這些絲素蛋白移植物（直徑 1.5mm，長(zhǎng)度 10mm）移植到雄性 SD 大鼠

54、的腹部主動(dòng)脈 10-14周。聚四氟乙烯（PTFE）移植物作為對(duì)照組。為了研究新生內(nèi)膜和中層細(xì)胞形成的起始，將綠色熒光蛋白（GFP）標(biāo)記的大鼠的骨髓移植到野生型大鼠體內(nèi)結(jié)果：移植 1 年后絲素蛋白移植物的通暢性明顯高于PTFE 移植物（85.1%對(duì) 30%）?？?CD31 和抗-平滑肌免疫染色實(shí)驗(yàn)證明移植后后早期內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞（SMCs）便遷移到了絲素蛋白移植物處并有序地組織形成內(nèi)皮層和中層。移植后1-3 月間 SMCs 的總數(shù)增加了 1.6 倍，在動(dòng)脈外膜處也形成了滋養(yǎng)層。天狼星紅染色絲素蛋白移植物證明移植 1 年后移植處膠原的含量明顯增加，絲素蛋白的含量明顯降低。在平滑肌層存在 GFP

55、 陽性細(xì)胞。結(jié)論：小口徑絲素蛋白移植物具有良好的遠(yuǎn)期通暢性。移植后骨髓細(xì)胞在血管重塑過程中有重要作用。絲素蛋白可能是一種構(gòu)造小動(dòng)脈工程化假體的理想材料。（J Vasc Surg 2010;51:155-64.)）臨床相關(guān)性：本文的研究評(píng)估了絲素蛋白，一種新型的來源于蠶絲的生物降解材料，生成小口徑移植物的功效。將絲素蛋白移植物移植到大鼠腹部主動(dòng)脈后，絲素蛋白移植物（直徑 1.5mm）了良好的遠(yuǎn)期通暢性，且具有最佳的力學(xué)性能。內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞在移植后早期便遷移到了絲素蛋白移植物處并有序組織成內(nèi)皮層和中層，生成樣結(jié)構(gòu)。的研究發(fā)現(xiàn)表明絲素蛋白很可能是構(gòu)造小口徑動(dòng)脈血管假體的一種理想材料。1. 引言

56、重建手術(shù)過程中小口徑假體是必不可少的1。自體隱靜脈被認(rèn)為是血外周管搭橋手術(shù)中理想的移植物，可以緩解外周動(dòng)脈閉塞疾病患者的癥狀或避免患者截肢。許多需要下肢搭橋手術(shù)移植物的患者都沒有合適的高質(zhì)量靜脈進(jìn)行手術(shù)，因此需要假體移植物2。然而，用傳統(tǒng)生物材料，如膨化聚四氟乙烯（ePTFE）和移植物，特別是內(nèi)徑小于 5mm 的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（滌綸），制成的小口徑移植物，非常容易導(dǎo)致血栓的形成，當(dāng)末端縫合部位在膝蓋以下時(shí)尤其容易形成血栓3。移植物有被研究4。這些新移植物的為了克服這些局限，不同的組織工程功用和臨床體驗(yàn)有被5-9。其中，最好的方法是由 LHeureux 等7,8描述的，他們創(chuàng)造了一種完全自

57、體的技術(shù)稱為薄片基礎(chǔ)組織工程（sheet-based tie engineering）。自體組織工程移植物作為動(dòng)靜脈分流器移植入 10 位晚期腎臟疾病患者體內(nèi)。其中，有 5位患者移植后移植物保持了 6-20 個(gè)月血液透析功能9。盡管得到了這些鼓舞人心的結(jié)果，但是這個(gè)方法需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，大約 24 天，因此不適合應(yīng)用于急救手術(shù)。蠶絲已經(jīng)在生物領(lǐng)域應(yīng)用達(dá)數(shù)百年了，主要用作縫合線。蠶絲主要由兩種類型的蛋白組成：（1）絲膠蛋白，抗原性樹膠樣蛋白圍繞在蠶絲表面（2）絲素蛋，使其具有彈性，由高度有序的 -片層晶體區(qū)域和半晶體區(qū)域白，蠶絲的并具有相似的張力完整性10。如果絲膠蛋白被去除，那么（絲素蛋白）

58、的生物學(xué)響應(yīng)和其他絕大多數(shù)生物材料是一致的。此外，蠶絲在體內(nèi)易被蛋白酶水解，水解產(chǎn)物可被緩慢吸收11-14。絲素蛋白具有抗血栓形成的表面性質(zhì)，在各種組織工程領(lǐng)域用作生物支架材料。蠶絲絲素蛋白作為組織工程基質(zhì)支架能夠滿足支架材料所需的力學(xué)性能和生物學(xué)性能，可和軟骨等等15-18。用于各種組織工程學(xué)研究，如骨、韌帶、跟腱、在本文的研究中，制作了具有最佳力學(xué)性能的可降解絲素蛋白小口徑移植物并在大鼠動(dòng)脈循環(huán)環(huán)境下評(píng)估了它的通暢性、細(xì)胞化和生物降解情況，實(shí)驗(yàn)過程一共18 周。也研究了骨髓細(xì)胞在移植物處形成樣結(jié)構(gòu)過程中所起的作用。的研究結(jié)果表明絲素蛋白很可能是構(gòu)造小口徑動(dòng)脈假體的一種理想材料。2. 材料與

59、方法2.1 絲素蛋白移植物的人造是用蠶絲編織管和蠶絲線圈兩者而成，蠶絲編織管套在氯乙作出人造，36 條薄絲線（14 旦/線）率先編織在一起。編烯桿上。為了用此方織后，3 或 4 條繭絲（1.6-1.8 旦/細(xì)絲）纏繞在編織的蠶絲以上。上。重復(fù)上面的步驟 2 次脫膠實(shí)驗(yàn)是用來去除蠶絲表面的水溶性絲膠蛋白成分。編織蠶絲管蘸取絲素蛋白溶液使絲素蛋白牢固地粘黏在一起，烘干，乙醇固定，從氯乙烯桿上取下蠶絲支架。材料放置在熱水（溫度高于 80）中以便是蠶絲管能夠容易地與氯乙烯桿分離。照此，由蠶絲的內(nèi)徑為 1.5mm 的人造支架成功出來。2.2 動(dòng)物雄性 SD 大鼠體重為 400-500g，從 SLC（Sh

60、izuoka，）。能夠高表達(dá)綠色熒光蛋白（GFP）的轉(zhuǎn)大鼠（前身為 SD 大鼠）由 Masaru Okabe 教授（Osaka 大學(xué)，Osaka，）捐贈(zèng)19。所有的大鼠飼養(yǎng)在微型籠子里，12h 光照/循環(huán)。所有的實(shí)驗(yàn)過程和方案設(shè)計(jì)均獲得了“東京大學(xué)動(dòng)物關(guān)愛和使用”的同意并按照實(shí)驗(yàn)動(dòng)物關(guān)愛和使用指南完成實(shí)驗(yàn)（國(guó)際健康NO.86-23,1985 年修訂）。2.3 手術(shù)過程絲素蛋白移植物（10mm 長(zhǎng)度，1.5mm 內(nèi)徑）被移植入大鼠的腹部主動(dòng)脈，該動(dòng)脈直徑約為 1.5mm。靜脈注射戊扎掉此大動(dòng)脈的所有分支妥（50mg/Kg 體重）麻醉大鼠，腹部主動(dòng)脈并結(jié)。靜脈注射肝素（100IU/Kg）后，夾緊腎