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曼徹斯特大學李加深團隊《Mater. Design》: 靜電紡絲薄膜制備人造血管新策略
2024-03-15  來源:高分子科技

  心血管疾病是造成生命威脅甚至致死的一個主要原因。原位人造血管植入被認為是治療該類疾病的最佳選擇之一,因此開發組織工程血管移植物一直是該領域的研究重點。靜電紡絲纖維由于其高比表面積和模擬細胞外基質結構,在組織工程血管領域有巨大的應用前景。然而傳統的靜電紡絲組織工程血管力學性能弱,彈性較差,并且宏觀結構單一這些缺陷也一定程度上限制了靜電紡絲在人造血管領域的應用。因此曼徹斯特大學李加深團隊通過結合靜電紡絲和模具輔助丙酮處理技術,開發了一種全新的策略用來制備具有宏觀結構可控的聚乳酸人造血管。此外這種人造血管還具有良好的結構穩定性,可調控的力學強度,優秀的生物相容性以及分級多孔結構。


圖一:聚乳酸人造血管的制造。


  圖一為人造血管的制作過程。首先通過靜電紡絲技術制作聚乳酸納米纖維膜,然后將纖維膜纏繞在預先準備好的模具上并進行5分鐘的丙酮浸泡處理,脫模后即可得到與模具外形一樣的人造血管。通過改變模具的尺寸,形狀,大小,本方法可以制備出不同宏觀形狀和大小的人造血管(簡單的直管狀結構血管、分叉結構血管、錐形變徑血管,如圖二所示)。


圖二:不同結構的人造血管。


  圖三展示了人造血管的表征結果以及丙酮處理的基本原理,1、丙酮處理后,聚乳酸纖維的微觀結構發生變化,產生了分級多孔結構,并且親水性有所提高。這種超高比表面積及親水性提高了細胞附著和增殖能力,一定程度上提高了人造血管的生物相容性。2、在丙酮處理過程中,由于纖維膜的收縮,增強了纖維膜之間的粘連,最終的管壁結構非常穩定。通過模擬體液浸泡實驗結果表明,未經過丙酮處理的人造血管會逐漸失去管狀結構,而經過丙酮處理的人造血管可以長時間保持完整結構。3、同時經過丙酮處理后,人造血管的拉伸強度,回彈性能大幅提高,且宏觀力學性能可根據需求通過管壁厚度精準調節。本研究提供了一種全新的方法,可以制造宏觀可控結構/機械性能的定制管狀結構。此外,這種方法不僅可以用于人造血管,而且可以用于制造其他三維管狀支架(如神經、食道和尿道)。這種新方法在管狀支架的開發中具有巨大的潛力。


圖三:人造血管的微觀結構,親水性,生物相容性,力學性能以及丙酮處理的機理。


  該項研究以“Hierarchical porous poly (L-lactic acid) fibrous vascular graft with controllable architectures and stable structure”為題在國際學術期刊Materials & Design上發表。論文的第一作者是曼徹斯特大學博士研究生孟琛,通訊作者是曼徹斯特大學李加深博士。


  論文請參考:https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.112829

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(責任編輯:xu)
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