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曼彻斯特大学李加深团队《Mater. Design》: 静电纺丝薄膜制备人造血管新策略
2024-03-15  来源:高分子科技

  心血管疾病是造成生命威胁甚至致死的一个主要原因。原位人造血管植入被认为是治疗该类疾病的最佳选择之一,因此开发组织工程血管移植物一直是该领域的研究重点。静电纺丝纤维由于其高比表面积和模拟细胞外基质结构,在组织工程血管领域有巨大的应用前景。然而传统的静电纺丝组织工程血管力学性能弱,弹性较差,并且宏观结构单一这些缺陷也一定程度上限制了静电纺丝在人造血管领域的应用。因此曼彻斯特大学李加深团队通过结合静电纺丝和模具辅助丙酮处理技术,开发了一种全新的策略用来制备具有宏观结构可控的聚乳酸人造血管。此外这种人造血管还具有良好的结构稳定性,可调控的力学强度,优秀的生物相容性以及分级多孔结构。


图一:聚乳酸人造血管的制造。


  图一为人造血管的制作过程。首先通过静电纺丝技术制作聚乳酸纳米纤维膜,然后将纤维膜缠绕在预先准备好的模具上并进行5分钟的丙酮浸泡处理,脱模后即可得到与模具外形一样的人造血管。通过改变模具的尺寸,形状,大小,本方法可以制备出不同宏观形状和大小的人造血管(简单的直管状结构血管、分叉结构血管、锥形变径血管,如图二所示)。


图二:不同结构的人造血管。


  图三展示了人造血管的表征结果以及丙酮处理的基本原理,1、丙酮处理后,聚乳酸纤维的微观结构发生变化,产生了分级多孔结构,并且亲水性有所提高。这种超高比表面积及亲水性提高了细胞附着和增殖能力,一定程度上提高了人造血管的生物相容性。2、在丙酮处理过程中,由于纤维膜的收缩,增强了纤维膜之间的粘连,最终的管壁结构非常稳定。通过模拟体液浸泡实验结果表明,未经过丙酮处理的人造血管会逐渐失去管状结构,而经过丙酮处理的人造血管可以长时间保持完整结构。3、同时经过丙酮处理后,人造血管的拉伸强度,回弹性能大幅提高,且宏观力学性能可根据需求通过管壁厚度精准调节。本研究提供了一种全新的方法,可以制造宏观可控结构/机械性能的定制管状结构。此外,这种方法不仅可以用于人造血管,而且可以用于制造其他三维管状支架(如神经、食道和尿道)。这种新方法在管状支架的开发中具有巨大的潜力。


图三:人造血管的微观结构,亲水性,生物相容性,力学性能以及丙酮处理的机理。


  该项研究以“Hierarchical porous poly (L-lactic acid) fibrous vascular graft with controllable architectures and stable structure”为题在国际学术期刊Materials & Design上发表。论文的第一作者是曼彻斯特大学博士研究生孟琛,通讯作者是曼彻斯特大学李加深博士。


  论文请参考:https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.112829

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(责任编辑:xu)
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