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因动脉粥样硬化、血管瘤和车祸等原因造成的血管异常和损伤,使得临床上需要大量血管移植物作为修补材料。目前,仅美国每年血管移植手术就超过60万次。临床上已经应用的血管移植物包括自体血管、异体血管和人工合成材料管道,但它们分别因来源不足、易产生排斥反应及易形成血栓等原因而使应用受到限制,尤其在管径<6mm的人工血管的应用中,这些缺点更为突出。组织工程化血管的出现使得这些限制有望得到解决。构建组织工程化血管主要涉及种子细胞的体外扩增、血管支架的预制和细胞在支架上的种植(以血管支架材料的内皮化最为重要)。本文采用EX-810交联的猪动脉血管为支架材料、以人脐静脉内皮细胞为种子细胞就这些方面进行了初步的研究。
血管支架的作用很重要,它为种子细胞提供一个易于生长增殖的三维空间。生物支架材料在细胞黏附及促细胞生长等方面优于人工合成的支架材料。本文用40ml/L的EX-810处理猪动脉血管7min~120h,所获材料分别进行外观、光镜与扫描电镜检查;另外还进行含水量、交联指数、氨基酸成分、变性温度及力学性能的测定。结果显示,用EX-810预处理的猪动脉血管无论从大体外观、微观结构、质地还是力学性能上,都同天然的新鲜血管相似,而其自身又具有易于保存、热稳定性好、低抗原性及低细胞毒性等优点,是作为组织工程化血管支架的理想的生物材料。本文用一种较为简便、实用的方法从猪皮中提取胶原,以备后续的改善血管支架材料的生物相容性实验之用。通过对提取胶原羟脯氨酸的含量、氨基酸组成及傅立叶变换红外图谱的分析,我们可知本胶原纯度为96.6%,并保持了较完整的三股螺旋构型,同时与Ⅰ型胶原有非常相似的摩尔组成。这些均说明用本法提取的制品完全可以满足其作为生物材料应用的各项要求。
人脐静脉内皮细胞来源丰富,采集、提取简便,组织抗原性弱,与受体组织相容性好,故常常用来作为组织工程化血管内皮化的种子细胞。本文在体外培养、扩增人脐静脉内皮细胞,随后将其种植到改性的EX-810交联血管支架材料表面,并在体外静态培养7天,届时取样行常规HE染色切片光镜检查、扫描电镜观察及MTT活细胞检测实验,结果表明结合有肝素的EX-810交联血管支架材料经用2%赖氨酸溶液浸泡并复合Ⅰ型胶原后,其细胞毒性小,与细胞的亲和性高,人脐静脉内皮细胞在其上能较好的生长增殖,容易内皮化。在此基础上,进行了脐静脉内皮细胞在完整血管支架上的种植,结果成功地构建了管径<6mm的内皮化的组织工程化血管。