促旋动流人工血管内表面褶皱成型工艺研究

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当今,心血管疾病已经成为世界上威胁人类生命健康最严重的疾病之一,其发病率和死亡率也已经跃居第一;然而目前较为有效的自体血管移植的治疗方案,却由于供体的数量不足等原因而无法广泛使用,因此合适的人工血管的研制就显得越发重要。目前,大口径人造血管,通常采用螺旋导流器来引导旋动流,增加血管壁的剪切应力,防止血栓的发生。然而,在小口径人造血管中引入螺旋导流器来克服通畅率问题仍是一个难题。针对以上问题,本研究提出一种构建小口径人工血管内壁褶皱纹理的方法,从而引导血管内血液的螺旋流动,主要进行了以下工作。实验平台搭建:基于FDM型3D打印机,设计了模块化快速换装工具,将挤出部分与电机结合起来构成一个小型的挤出泵;挤出头可以直接通过快装板固定于3D打印机上(减少原料浪费)、结构易于拆卸且便于挤出材料的更换,同时提高了打印的精度。软件部分根据实验的需求编程自定义控制软件,能够对中空凝胶纤维的制备条件进行设置,配合实验室已有的同轴喷头一同保证打印平台的正常运行。实验制备与模拟仿真:依靠生物3D打印平台,基于反应流直写技术借助多组不同尺寸的异型流道制备出内壁具有螺旋褶皱(半周期)中空凝胶纤维,并对成型褶皱的深度以及宽度进行了测量分析,同时计算了各自的收缩比。为了验证制备的半周期褶皱是否可以引起旋动流,建立了全褶皱模型以及光滑壁面模型进行仿真分析,通过对比分析表明制备的内壁具有螺旋褶皱的中空凝胶纤维可以产生旋动流。褶皱内壁中空凝胶纤维性能测试:为了对凝胶纤维的机械强度进行测试,制备了不同异型流道尺寸下的样品进行对比拉伸实验;为了检测中空纤维的渗透性,采用定量和定性方法测试了渗透性;同时为了使亲水特性的凝胶血管具有疏水性从而具有抗黏附特性,对凝胶血管进行了疏水改性,并对改性前后的润湿性做了实验与对比,证明改性后纤维的疏水性有所提高。
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