人工血管及組織工程專家講座

目錄1.人工血管研究背景及意義2.人工血管發(fā)展歷程3.人工血管要求及影響原因4.人工血管制備方法5.人工血管研究舉例6.總結(jié)及展望人工血管及組織工程專家講座第1頁(yè)人工血管研究背景及意義1.心血管疾病是世界三大殺手之一；2.外傷，動(dòng)脈硬化和心腦血管疾病等原因引發(fā)血管損傷，單純藥品無法痊愈；3.本身血管極難成為移植替換血管：血管大小，自帶病癥，數(shù)量限制；4.同種異體或異種血管排異反應(yīng)強(qiáng)烈；……經(jīng)過人工伎倆構(gòu)建血管是當(dāng)前主要處理方法人工血管及組織工程專家講座第2頁(yè)人工血管發(fā)展歷史

195220世紀(jì)60年代197019781982維綸制成有通透性Voorhees非織物膨體聚四氟乙烯WilliamGore可吸收纖維組分復(fù)合壁血管Wesolow帶有網(wǎng)孔人造血管Voorhees，Blakemore，Jaretzki內(nèi)皮細(xì)胞種植HerringePTFE、PU

機(jī)織針織20世紀(jì)——人工血管及組織工程專家講座第3頁(yè)人工血管發(fā)展歷程20世紀(jì)初，各國(guó)學(xué)者首先采取金屬、玻璃、聚乙烯、硅橡膠等材料制成管狀物；2.1952年Voorhees首先研究將維綸制成人造血管，改變以往人工血管管壁無通透性；3.1970年Mansifield等首次嘗試了種植內(nèi)皮細(xì)胞試驗(yàn)，為臨床內(nèi)皮細(xì)胞種植開創(chuàng)了先河。人工血管研究大致經(jīng)歷4個(gè)發(fā)展階段：生物組織型、合成型、生物混合型和組織工程型人工血管。人工血管及組織工程專家講座第4頁(yè)臨床應(yīng)用人工血管滌綸與周圍組織反應(yīng)較強(qiáng)，血小板凝集范圍大，抗血栓形成性較低，生物相容性差，炎性反應(yīng)重，所以慣用作為大、中口徑動(dòng)脈移植。（需預(yù)凝）膨體聚四氟乙烯人工血管使用前無須預(yù)凝，比其它血管含有更大抗血栓性，與周圍組織反應(yīng)較輕，能承受壓力，血管通暢，能耐受重復(fù)穿刺，使用時(shí)間長(zhǎng)，但順應(yīng)性較差，通暢率較低。人工血管及組織工程專家講座第5頁(yè)臨床應(yīng)用人工血管聚氨酯因?yàn)楹袃?yōu)良順應(yīng)性、生物相容性以及一定抗凝血性，能夠大大降低新內(nèi)膜增生，合理孔徑和孔隙率三維結(jié)構(gòu)，能增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞在支架上黏附、長(zhǎng)入和鋪展，加速內(nèi)皮細(xì)胞化。人工血管及組織工程專家講座第6頁(yè)內(nèi)壁修飾

1.無活性內(nèi)膜（碳）；2.1995年,Nojiri等制成包含三層結(jié)構(gòu)、管徑為3mm人造血管,外層為滌綸(促使鄰近組織相互結(jié)合),中層為無孔聚胺基甲酸乙酯(形成光滑面),內(nèi)層為甲基丙烯酸羥乙酯(水凝膠)和苯乙烯(預(yù)防血栓形成)；3.用蛋白質(zhì)涂在管腔內(nèi)壁,慣用者為白蛋白、明膠和膠原蛋白等；4.將肝素或尿激酶等抗凝劑,溶入人造血管內(nèi)壁,以阻止術(shù)后血栓形成；（磺酸化，等離子體表面改性等）人工血管及組織工程專家講座第7頁(yè)人工血管要求及影響原因理想人造血管，應(yīng)具備以下特點(diǎn)：①具備有良好組織相容性和血液相容性；②與宿主健康血管相近似動(dòng)力學(xué)性能；③能與所替換血管愈合成一體，有血管內(nèi)膜長(zhǎng)入；④不易形成血栓，長(zhǎng)久保持通暢；⑤不易發(fā)生退行性改變，性能穩(wěn)定；⑥耐受血管內(nèi)壓力，不易形成動(dòng)脈瘤；⑦受壓后不易變形或扭折成角；⑧不引發(fā)異物反應(yīng)或排斥反應(yīng)；⑨抗感染；⑩縫合輕易，不易撕裂；?

能選擇不一樣口徑和長(zhǎng)度。人工血管及組織工程專家講座第8頁(yè)血管組織工程傳統(tǒng)治療中主要應(yīng)用合成材料比如滌綸等進(jìn)行血管替換治療，因?yàn)樾g(shù)后栓塞，感染，鈣化等并發(fā)癥發(fā)生率較高，所以臨床治療效果并不理想。合成材料植入體內(nèi)后不含有生長(zhǎng)能力，不能滿足小兒患者生長(zhǎng)發(fā)育要求，多數(shù)患者需要依據(jù)身體發(fā)育情況進(jìn)行更換。小口徑人造血管（內(nèi)徑≤6mm）研究因?yàn)槠漤槕?yīng)性及通暢性等多方面問題還未處理。血管組織工程是指利用血管壁正常細(xì)胞和可降解生物材料進(jìn)行制備、重建和再生血管替換材料學(xué)科。人工血管及組織工程專家講座第9頁(yè)組織工程血管組成組織工程血管主要由血管支架和種子細(xì)胞組成，而且具備以下條件：①含有或模擬體內(nèi)血管壁結(jié)構(gòu)。②含有高度生物相容性，血栓以及免疫排斥反應(yīng)發(fā)生率極低。③含有生物學(xué)特征。④含有力學(xué)特征。人工血管及組織工程專家講座第10頁(yè)用于構(gòu)建血管組織工程血管支架材料血管組織工程支架材料要求與血液相容性好生物活性材料，不但含有生物活性，同時(shí)還要含有抗凝血和抗容血作用。分類詳細(xì)內(nèi)容天然生物支架材料甲殼素、葡聚糖明膠、膠原蛋白、彈性蛋白、多聚氨基酸、多肽、透明質(zhì)酸及其復(fù)合物等去細(xì)胞生物源性生物支架材料脫去細(xì)胞動(dòng)脈，含有細(xì)胞抗原脂質(zhì)體和可溶性黏多糖均被除去可降解高分子生物支架材料有聚乳酸及其共聚物、聚己內(nèi)酯、聚羥基丁酸酯、膨體聚四氟乙烯和滌綸等。人工血管及組織工程專家講座第11頁(yè)用于構(gòu)建血管組織工程種子細(xì)胞1.自體血管壁細(xì)胞自體血管壁細(xì)胞被認(rèn)為是最正確種子細(xì)胞，能夠防止內(nèi)皮細(xì)胞強(qiáng)烈同種異體抗原性。因?yàn)槭艿狡鹪磪T乏，體外擴(kuò)增老化率高、取材含有侵入性損傷取材部位，以及病患或老年人細(xì)胞質(zhì)量低等限制，臨床無法廣泛應(yīng)用。人工血管及組織工程專家講座第12頁(yè)用于構(gòu)建血管組織工程種子細(xì)胞胚胎干細(xì)胞是一個(gè)多能干細(xì)胞，分布在囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中，含有體外定向誘導(dǎo)分化功效。2.胚胎干細(xì)胞當(dāng)前可獲取胚胎干細(xì)胞數(shù)量較少，體外培養(yǎng)輕易分化失去活性，而且作為異體細(xì)胞，在移植中輕易發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。人工血管及組織工程專家講座第13頁(yè)用于構(gòu)建血管組織工程種子細(xì)胞我是因?yàn)榈炔患芭咛ジ杉?xì)胞死，你呢？我就是那個(gè)胚胎。違反倫理由體細(xì)胞誘導(dǎo)而成干細(xì)胞，含有和胚胎干細(xì)胞類似發(fā)育多潛能性。人工血管及組織工程專家講座第14頁(yè)用于構(gòu)建血管組織工程種子細(xì)胞骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞年，Oswald等發(fā)覺骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化為血管內(nèi)皮細(xì)胞，而且含有上皮細(xì)胞特異性表現(xiàn)，體外培養(yǎng)能夠形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)。隨即，Pittenger等證實(shí)了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞不但含有分化成血管平滑肌細(xì)胞，并參加平滑肌細(xì)胞重建。人工血管及組織工程專家講座第15頁(yè)構(gòu)建組織工程化血管方法1.全生物化組織工程血管將天然血管經(jīng)過特殊處理將實(shí)質(zhì)細(xì)胞去除,保留相對(duì)完整細(xì)胞外骨架結(jié)構(gòu)，是良好組織工程血管支架材料。2.非血管細(xì)胞組織工程化血管1993年Langer等將大鼠自體背筋膜纏繞于硅膠棒后植入大鼠大腿中部皮下培養(yǎng)4周后分離硅膠棒，制成纖維膠原管經(jīng)抗凝血處理后接入股動(dòng)脈，術(shù)后移植管通暢。3.可吸收材料支架組織工程血管人工血管及組織工程專家講座第16頁(yè)表面孔徑大小FunctionalPolymerScaffoldsforBloodVesselTissueEngineeringScaffoldporesizeplaysacriticalroleintheinfiltrationofthecellsintothestructure.NazelyDiban,DimitriosF.Stamatialis*Macromol.Symp.

,309/310,93–98SMCpreferentiallyattachtoporesizesbetween38–150mm.Incontrast,microvascularECformaconnectedmulticellularliningonscaffoldswithpores<38mm.人工血管及組織工程專家講座第17頁(yè)表面成份和修飾ZuweiMa,MasayaKotakietal.Biomaterials,,26,2527–2536HeyunWANG,JintangGUOetal.Front.Chem.Sci.Eng.,5(3):392-400PU;crosslinkedgelatinscaffold;crosslinkedgelatin-heparinscaffold(heparin,1wt-%)人工血管及組織工程專家講座第18頁(yè)基體本身帶電性質(zhì)Inordertoobtaincellresistedtoashearstress,anewculturesurfacemodificationbasedonpolyelectrolyteadsorptionwasdeveloped[25].Thismethodshowedendothelialcelladhesiononpolyelectrolytemultilayertreatedglasses[26]andePTFE[27].Wehadseededhumanumbilicalveinendothelialcellsonthepolyelectrolytemultilayerluminalsurfacearteriesandobservedendothelialcellmorphologyclosetothoseobservedinnativearteries[23].內(nèi)壁性質(zhì):普通認(rèn)為,攜負(fù)電荷內(nèi)壁可抑制血小板附著,但對(duì)一樣攜負(fù)電荷EC卻有排斥作用。PatrickMenu,Jean-Fran?oisStoltzetal.Bio-MedicalMaterialsandEngineering,,22,17-20人工血管及組織工程專家講座第19頁(yè)細(xì)胞形態(tài)VascularMechanobiology:EndothelialCellResponsestoFluidShearStressJojiAndo,MD;KimikoYamamoto,MD.CirculationJournal,

,73,1983-1992Endothelialcells(ECs)liningbloodvesselwallsrespondtoshearstress,afluidmechanicalforcegeneratedbyflowingblood,andtheECresponsesplayanimportantroleinthehomeostasisofthecirculatorysystem.人工血管及組織工程專家講座第20頁(yè)表面微納結(jié)構(gòu)Micropatterningofthree-dimensionalelectrospunpolyurethanevasculargraftsmicropatterned,small-diameterpolyurethanegraftscapableofpromotingtheformationofalignedendothelialcellmonolayers.PimponUttayarat,PeterI.Lelkesetal.ActaBiomaterialia,,6,4229–4237人工血管及組織工程專家講座第21頁(yè)無支架人工血管HumanumbilicalveinSMCsandskinfibroblastswerecul-turedfor～30days,atwhichtimebothcelltypeshadformedcohesivecellularsheetscomposedofcellsandECM,whichcouldbemanuallypeeledfromthecultureflasks.JohnD.Kakisis,Athens.Greece.etal.JournalofVascularSurgery,,41,349-354.SumpioBE.Austin,TX:RGLandesPublishers,1993,p.1-134.人工血管及組織工程專家講座第22頁(yè)類模具法人工血管JohnD.Kakisis,Athens.Greece.etal.JournalofVascularSurgery,,41,349-354.N.L’Heureux,L.Germain,R.Labbe,F.A.Auger.JVascSurg,1993,17,499-509TheinnersurfaceofthegraftwasseededwithbovineECsandtheouterwithbovineadventitialfibroblasts.ADacronmeshwasembeddedintothewalltoenhancethemechanicalstreng