血管组织工程中支架材料的应用与进展

《血管组织工程中支架材料的应用与进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、血管组织工程中支架材料的应用与进展【摘要】血管组织支架是血管组织工程研究的重点内容。制备支架的材料包括天然材料和人工合成材料。天然材料具有良好的细胞和组织相容性，人工合成的聚合物支架在结构形状、机械强度及规模化生产方面均具有很大的优势，但二者均有很多问题要克服。近年来，该领域有了很大发展，出现了杂交支架、纳米材料支架等新型支架。就血管支架材料的研究进展进行综述。【关键词】组织工程·生物相容性材料·血管支架20世纪80年代，随着相关学科的发展，出现了组织工程血管（tissue-engineeredvasculargrafts，TEVG），即利用工程学和

2、生命科学原理构建的生物血管［1］。主要包括血管种子细胞和支架。血管组织支架是活细胞在体外生长所需的支持物，提供一个供细胞生长的三维空间，便于细胞黏着、生长和新陈代谢。就血管组织工程中支架材料近年的进展进行综述。　　1　支架材料概述　　　　支架材料除了应具有良好的生物相容性、血液相容性、组织稳定性、无免疫原性和一定的可塑性、抗张强度和弹性［2－3］，还应有适合细胞迁移和增殖的多孔结构、与细胞长入和基质分泌相当的生物降解速度、有利于细胞贴附和增殖的表面化学特性［4］。　　　　制备支架的材料包括天然材料和人工合成材料。天然材料是自然界中存在的大分子物质，包

3、括胶原、层黏连蛋白、纤维结合蛋白、基质胶、透明质酸、纤维蛋白、壳聚糖、脱细胞基质等；人工合成材料多为高分子可降解材料，目前种类繁多，包括聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸－乙醇酸共聚物、聚乙交酯、聚ε-己内酯、聚氨酯、左旋聚乳酸等。　　2　天然材料支架　　　　天然材料被用于组织工程血管主要是由于其具有和细胞相互影响的优势，不利的因素是天然材料的机械强度比较差［5］。目前常用的天然材料包括胶原、纤维蛋白、明胶等。　　2.1　胶原　　　1986年，就能够提供好的生物相容性。为了能大体模拟自然血管，一些支架在设计时添加了沟槽、微通道及特定朝向的孔隙以引导细胞生长和迁移

4、。支架的微通道和细胞培养的环境促进营养物质的转入和细胞代谢废物的转出。现在已有用数值模拟建立的有特殊微管和营养转运的网状结构。通过灌注法获取血管网络及形态，利用计算机技术进行处理，可以得出所需血管的精确3D图形。　　　　随着技术的发展，材料孔隙的连接性、孔隙间连通管、孔隙融合问题得以解决，更适于细胞生长的支架不断被开发出来［18］。另外，更精确的由计算机控制的制作方法能够提供多孔隙的支架［19］。　　4　杂交支架　　　　杂交支架是利用自然材料和合成材料复合制成的支架［20］，结合了人工合成材料容易制作、结构容易控制、机械强度良好和生物材料（如胶原等）

5、易与细胞反应、亲水性良好的优点，满足了体外构建组织工程支架的需要。细胞能够顺利种植，按照同一质量标准重复生产，可控制结构和化学成分。杂交支架构建标准如下［21-22］：1）支架表面可促进细胞黏附、加快细胞生长、保持细胞分化的表型。2）具有生物相容性，体内产物无毒、无易致感染性。3）生物可降解性，最后可以从体内排出。4）高孔隙率，可以提供足够的空间供细胞黏附，因为细胞培养过程中有细胞外基质再生和大量的沿支架弥散。5）孔隙结构能够使细胞沿支架立体分布、容易使同种组织形成。6）能够可重复地制成3D结构，耐受强机械力。　　5　纳米材料支架　　　　纳米技术为开

6、展组织工程技术提供了全新的平台，这是一个发展迅速的领域，能够在许多方面克服现有其他方法无法解决的难题。纳米技术研究结构尺寸在0.1～100nm范围内材料的性质和应用，组织工程血管支架可以由纳米材料或经过纳米技术处理的天然材料制成［23］。可利用相分离、电纺丝、结构蛋白多肽的自组装等技术构建纳米血管支架，目前应用较多，发展较迅速的是电纺丝技术［24-25］。　　　　纳米技术在血管组织工程中的应用主要是能够建立一个适于细胞定向分化和组织增殖的细胞外微环境，在这个环境中，纳米支架能够可控地使血管细胞的表型得以表达，同时使细胞表达自身的生物学功能［26］。利

7、用纳米技术提高组织工程血管腔面的抗血栓功能已取得了令人瞩目的成绩，目前基于纳米技术建立的抗血栓的管腔面有3种方式［27-28］：1）在支架腔面固化一些具有抗栓功能的分子，从而创立一个非细胞性的纳米抗血栓表层；2）固化一些分子，使腔面的内皮化得到明显提高，从而实现抗凝的目的；3）应用磁珠标记的内皮细胞，以提高管腔的内皮化。然而如何在体内保持长期的抗血拴功能仍旧是一个挑战。　　6　结语　　　　由于临床对人工血管的需求量越来越大，人们对其研究和相关的投入也在不断加大。随着相关学科的发展，目前困扰支架材料的难题将会被不断解决。不久的将来，具有完全人体生理功能

8、的组织工程血管必将获得成功。【参考