气管肿瘤、气管外伤或气管先天性畸形往往导致气管严重狭窄从而危及患者生命,需要进行气管切除和重建。目前国内外应用气管重建的材料和方法较多,但是由于其特殊的生理结构,对于长节段的气管缺损(超过6cm),仍没有理想的气管替代物。组织工程是近些年来比较受欢迎的气管重建新方法,国内外利用组织工程气管假体进行气管缺损修复取得了一定的成功,本课题基于合作方提出的―分段融合定向成骨重建长段骨缺损‖理论,设计制备一种仿生型结构组织工程气管支架,旨在为长段气管缺损的修复重建提供一种新的思路与方法,并为气管软骨环重建提供良好的实验基础。首先,本文根据气管的生理解剖结构特征,设计一种新型结构的气管支架。该支架外形为一圆柱状空心管道,具有三层结构且在其横轴方向上有三个管道。根据所设计的支架结构,选择合适的基础组织,即分别选取1/2斜纹、1/5斜纹、2/1斜纹为该支架外、中、内层的基础组织,采用里经接结方式,绘制组织图,并初步使用替代材料进行仿生型气管支架的试织实验,以保证其结构满足设计要求。其次,组织工程气管支架选材要求材料具有良好的生物相容性和理化力学性能,能够为气管细胞与组织的附着生长提供支撑。本文支架的外层与内层管壁材料选用强力较好的聚对二氧杂环己酮(PDO)单丝,中间层材料选用致密的聚β-羟基丁酸-co-羟基戊酸共聚酯(PHBV)/聚乳酸(PLA)复丝,并对PHBV/PLA复丝进行织前上浆处理,以提高其可织性。然后,依据气管支架的性能要求,设置合理的工艺参数,包括经纬密度,幅宽,引纬次序等,在专用织机上一次成型成功制备出带有横向管道的组织工程气管支架。对织造成品进行退浆、去污、热定型等后处理,使气管支架管坯获得较为稳定的尺寸和形态。选择制备浓度为2%的壳聚糖溶液对定形后的支架进行内涂层处理,保持管道腔壁的密闭性,增强管壁表面活性,促进气管上皮细胞生长。对所制备气管支架的基本理化性能进行测定,包括经纬密度、管壁厚度、径向支撑力及弹性回复率等。实验结果表明,本课题研制的仿生型机织气管支架具有较强的径向支撑力和较好的弹性回复率,可以为气管病变部位的细胞和组织生长提供充足的力学支撑,其横向管道可以为气管软骨环重建提供了良好的实验基础。最后,对该气管支架进行动物实验,包括动物急性全身毒性试验、溶血试验等。实验结果表明,本课题研制的气管支架毒性低、不具溶血作用,生物相容性良好,满足后续细胞培养与生物体内移植的要求。本文通过合理的设计,一次成型制备出具有横向管道的组织工程用气管支架,实现纵向管道结合横向管道的编织,该支架具有优异的径向压缩性能与生物相容性,为长段气管缺损与软骨环的重建提供了良好的实验基础。