[发明专利]一种组织工程血管支架材料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组织工程血管支架材料及其生产方法，属于生物 工程技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，利用组织工程手段体外构建器官甚至身体 系统来做为替代病变、坏死或缺失组织使得人类各组织器官的再生成 为可能，从而为从根本上解决器官移植的供体问题指出了科学的发展 方向。

血管是人体必不可少的器官之一，同时更是生命循环得以存续的 基本结构。临床外科手术中，大多数的病患均需进行血管重建，尤其 是冠心病等心脑血管疾病以及外周血管的治疗更加迫切的需要血管 移植物来代替受损的血管。

自体血管如大隐静脉、胸廓内动脉及桡动脉等自体移植是较为理 想的选择，术后康复的效果最好，但是能够进行自体移植手术的患者 只占总需求人数的30％左右，大多数患者需使用组织工程血管来代 替受损血管，因此能够大规模工业化生产的组织工程血管的研制开发 早已经成为人类克服血管类疾病，促进康复医学领域跨越式发展，造 福人类的迫切需求。

1986年Weinberg等用胶原蛋白和血管壁细胞首次在体外构建了 组织工程血管(Tissue Engineering Blood Vessel，TEBV)。

组织工程血管是一种用组织工程方法构建的具有良好的生物相 容性和力学特性的血管替代物，它由血管支架材料和组织干细胞经生 物学建构构成。

能够成功应用的组织工程血管支架材料必须具备以下条件：

1、安全、无毒副作用，在材料使用的过程中，材料及其降解产 物不可以产生任何毒理学效应；

2、良好的生物相容性：不会刺激机体产生免疫排斥反应，同时 随着组织工程血管在体内的逐步完善，最终需要进行生物降解以便于 组织工程血管成为真正意义上的“天然血管”；

3、良好的可塑性：血管的形状因其所在位置、执行功能、作用 不同而十分复杂，支架材料应尽可能与待移植血管相一致，以此保证 移植手术的顺利进行、移植后血管的成活率以及血管功能的完整性；

4、较强的机械强度：具有较好的机械强度是组织工程血管对良 好支架材料的另一要求。因血管需要承受其纵轴方向的剪切力与横轴 方向的环形张力以及人体在运动时由脏器各部分位置的改变产生的 各种形变以及心脏搏动造成的瞬间爆发式脉动压力等作用，使得材料 的机械强度成为影响组织工程血管优良与否的重要因素；

5、良好的组织构架：种子细胞能够在其空间结构中正常黏附、 增殖，并在条件合适时由原始组织干细胞分化成特征目标细胞；

综上所述，组织工程血管支架材料必须具有特定的三维立体(管 状)结构，作为组织干细胞定植并分化的基质材料，使得接种细胞能 迅速定植、黏附、增殖并在特定空间内有序的分布排列，分化成具有 特定功能的细胞并合成适当的细胞外基质(ECM)，此外，所选用的支 架材料还要具有与宿主健康血管相近的动力学性能，能够抵抗脉搏的 爆发式搏动压力、环形张力与血流冲刷的剪切力等。并且在移植后具 有良好的力学和化学方面的生物稳定性、表面抗血栓性、防止内膜增 生特性以及多孔性来促进干细胞的定植、分化及生长，实现血管的全 功能化。

目前在组织工程血管的开发进程中，大口径血管方向应用涤纶、 尼龙或者膨胀聚四氟乙烯等不可降解材料制备的组织工程血管在替 代大口径血管时的移植成功率高，形成血栓、内膜增生率较低，通畅 率较好。但对于小口径血管，因这些非降解材料不支持内皮细胞的粘 附和生长，血管难以充分内皮化；而且，材料不能降解，难以形成真 正意义上的血管，且更容易造成内膜增生，形成血栓、血流不畅等问 题导致血管移植失败。

近年来，科学家们一直致力于寻找更为合适的材料做为现有组织 工程血管支架材料的代替品。人们尝试利用胶原蛋白一几丁聚糖三维 骨架构建组织工程血管，将来自动物的骨胶原蛋白做非变性溶解后添 加交联剂进行二次塑型，但移植后易发生免疫排斥反应，需长期服用 抗排异药物，严重损害人体的免疫系统。

有技术为获得管状细菌纤维素，单纯将培养体系置于30℃空气 中，完全依赖自然发酵获得纤维素膜材料用于制造人造血管，但限于 培养方式的粗放，难以精确控制发酵过程，无法保证材料的孔隙率、 膜体厚度、均一程度及发酵时长等参数达到均一、稳定的要求。使得 最终产品的个体间差异很大，规格不一、出品率低。