[发明专利]一种蚕丝人工血管及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种蚕丝人工血管及制备方法。

背景技术

在冠状动脉搭桥术、血管替代术、血管内瘘等外科手术中需要大量的血管移植体。自体血管是最佳选择，在自体血管的移植中，会对供区导致一定的损害，于是人们采用同种异体血管如带网人体脐静脉等和异种血管如小牛的颈内静脉和胸主动脉等作为血管移植体。同种异体血管来源有限并具有一定的免疫原性，须经戊二醛处理，以使抗原性减弱。异种血管虽然来源较丰富，但是也具有一定的免疫原性，也须经戊二醛处理才能供临床使用。经戊二醛进行处理后的血管无生物活性，相当于一种管状的细胞外基质。鉴于以上原因，人们致力于进行人工血管的研究。

人工血管又称人造血管。广义的人工血管应该是指除自体血管以外的其他血管移植体。在通常情况下，人工血管是指组织工程血管。文献报道及国家食品药品监督管理总局数据显示，目前国内应用于临床的人工血管主要有Hemothes，FlowLine Biopore，GORE-TEX，VascuGraft SOFT，VascuGraft PTFE等。这些产品几乎全部具有国外知识产权，因此，研制具有我国自主知识产权并能应用于临床的人工血管产品究甚为必要。

许多材料被应用于人工血管的研制中，如甲壳素、胶原蛋白、丝素蛋白、葡聚糖、明胶、细菌纤维素、聚羟基丁酸酯、聚羟基乙酸、聚羟基丁酸酯、聚乳酸、聚乙醇酸、脱细胞基质材等。PETER A.JONES(1979)甚至用体外复合培养的血管内皮细胞和平滑肌细胞所形成的膜状物作为人工血管。蚕丝是由甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸等十八种氨基酸所组成的天然蛋白质，是一种由家蚕分泌的天然纤维状高聚物，主要由重复的Gly-Ala-Gly-Ala-Ser多肽单元所组成。蚕丝的结构特性决定了它所具有的生物活性，组成丝素的主要氨基酸对人体有特殊的作用功能。蚕丝是指蚕茧丝又称桑蚕茧丝，与蜘蛛丝和柞蚕丝在直径、成分、内部结构等方面均有显著区别。在通常情况下，蚕丝是由两根单丝(由丝素蛋白构成)平行粘合而成，四周由丝胶(由丝胶蛋白构成)包覆。单丝的横截面形状以三角形和椭圆形为主，平均横截面面积为100平方微米左右。丝素蛋白和丝胶蛋白是两种不同的物质，天然蚕丝由丝素蛋白和丝胶蛋白组成。在蚕丝的生产过程(缫丝)中，部分丝胶蛋白会溶解于热水中，即缫丝后所得到的蚕丝(熟丝)仍然由丝素蛋白和丝胶蛋白组成。蚕丝经完全“脱胶”处理后，丝胶被完全去除，余下2条单丝，每条单丝内部会出现众多宽度为2μm左右的缝隙。

人工血管的降解性质是一个相对的概念，因此，可大致将其分为可降解型和不可降解型人工血管。目前在临床上使用最为普遍的膨体聚四氟乙烯(ePTFE)属于不可降解型，由丝素蛋白等可降解材料所制备的人工血管属于可降解型。汪忠镐等(2008)认为：“应用可降解支架去制就长期耐压、具有舒缩功能的组织工程血管,在概念上就是矛盾的”。因此，采用不可降解或降解较为缓慢的材料制备人工血管似乎更适合临床的要求。而应用蚕丝制备人工血管存在两个问题：(1)蚕丝由丝素蛋白和丝胶蛋白构成，在体外与体内可缓慢降解。(2)丝素蛋白和丝胶蛋白均具有较强的免疫原性，其免疫原性动员细胞吞噬的结果是其降解的根本原因。

另外，汪忠镐等认为，满足临床要求的人工血管必须具有以下条件即：(1)抗张裂强度与隐静脉相当，即>1700mm Hg[(1680±307)mmHg]；(2)有抗疲劳能力，即体外搏动负荷测试30天后直径不变，或变化与同种异体移植物相似；(3)具有完整内皮层。由血管内皮细胞构成的完整的内表面是血管必须的结构，血管内皮细胞沿着血流方向进行排列，是将血液和血管组织进行隔离的重要结构，担负防止血液凝固、维持血液正常流动以及保障血管健康的至关重要的结构。未经内皮预衬的人工血管，在移植初期由于导致凝血作用导致血栓形成并最终导致管腔闭塞，是临床上的常见病例。周静然等(2015)统计该单位在2010年4月至2014年7月间行下肢人工血管植入术的20例患者，其中5例管腔通畅，9例轻度狭窄，3例中重度狭窄，3例闭塞。Erman Pektok等(2008)报道了聚己内酯(PCL)和膨体聚四氟乙烯(ePTFE)人工血管在大鼠腹主动脉移植后的形态变化。内皮不完整，厚度不一致，内管腔面不平整是这两种人工血管的显著特征。这种情况基本体现了目前人工血管在临床使用中所面临的普遍问题。目前，现有的人工血管均无法达到具有完整内皮层的要求。

因蚕丝具有的生物活性，组成丝素的主要氨基酸对人体有特殊的作用功能，蚕丝是理想的人工血管材料，如何发挥蚕丝人工血管的优点，并克服其不足之处，成为科研工作者、医生和器械生产厂商的必须解决的问题。