小口径人造血管光加工集成制造技术的研究

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1、——————————————————————————————————小口径人造血管光加工集成制造技术的研究——————————————————StudyontheIntegratedManufacturingTechnologyofSmall-diameterArtificialBloodVesselbyLaserFabrication——————————————————————————————————作者姓名：张佳伟领域(方向)：集成电路工程指导教师：董文飞教授类别：工程硕士答辩日期：2015年6月3日摘要心

2、脏疾病最严重的形式莫过于粥样动脉硬化，一旦患病即可引起心脏主动脉狭窄。而冠状动脉口径的减小，必然会导致心肌的供血不足，最终引发心肌梗死。临床上治疗此类疾病最有效的方式就是对血管进行修复，完成血管的桥接和替换。仅在美国每年大概要完成50万例此类手术，即便如此，也还存在很多患者无法完成手术，他们的自体血管出现了疾病或由于之前手术已对自体血管造成损伤，导致其无法使用。即便有些自体血管可以被使用，也因为其特殊的位置而很难采样。由于冠状动脉口径较小，给组织工程一个艰巨的任务，通过人工方式制备出一种自体血管的替代品—小口径

3、人造血管。在过去的20年里，组织工程更多的研究关注于心血管领域，这些研究促进了工程化人造血管的发展。有些已经应用于制备具有生物功能血管替代品的技术中，包括细胞种子胶原蛋白凝胶，可降解材料的细胞接种，细胞自组装与脱细胞技术等。但使用以上生物技术所制备的人造血管很少能应用于临床研究。因为临床上使用的血管不仅需要良好的生物相容性以便减少血栓的形成，还需要具备真实血管所拥有的活性与适当的机械性能，以至于部分人认为不可能存在这种人造血管。以上的先进技术虽然为人造血管的发展提供了很大的贡献，但要获得完美的新一代人造血管需要

4、科技的更进一步飞跃。本论文使用光加工集成技术设计了一种小口径人造血管的快速制备方法。使用555定时器设计了占空比可调的方波产生电路，用方波驱动电机使得转速可调控，将生物材料PEGDA配置成为光引发聚合溶液，加入到透紫外光可自旋的套管模具中完成固化。血管壁拥有极其复杂的结构和独特的机械性能，当完成可控光聚合加工后，使用双光束干涉在血管前体内表面进行仿生微结构的加工。最后本论文使用两种细胞在具有微结构的管壁内表面进行了一系列的评价实验，证明了所制备的小口径人造血管具有良好的生物性质，有望通过深入改进而被临床研究所接

5、纳。关键词：光加工集成技术，小口径人造血管，旋转曝光法，表面微结构，内皮化进程IABSTRACTOneofthemostsevereformsofheartdiseaseisassociatedwithatherosclerosis,aprocessthatcausesnarrowingofthearteries.Forcoronaryarteries,thisnarrowingleadstoaweakeningofthemyocardium,andultimatelytomyocardialinfarctio

6、n.Themosteffectivemethodstreatingthisdiseasearevascularrepair,bypass,andreconstructionusingthesubstitutes.EachyearahalfmillionsuchsurgeriesareperformedintheUnitedStatesalone.Evenso,therearemanypatientsinneedofsuchsurgeryprocedureisnotpossiblebecausetheirnati

7、vevessels-eitherfrombeingdiseasedthemselvesorbecauseofprevioussurgery-arenotavailableforuse.Evenwhenappropriatenativevesselsareavailable,however,removingthemfromtheirnormalpositionsinthevasculatureislessthandesirable.Becauseofthesmallcaliberofcoronaryartery,

8、itwasthisneedforanalternativetonativebloodvesselsthatleadtooneoftheHolyGrailoftissueengineering,creatingasmall-diameterbloodvesselsubstitute.Thedevelopmentofatissue-engineeredbloodvesselsubstitu