组织工程血管支架材料的研究与进展

BACKGROUND: Tissue-engineered vascular scaffold materials have been developed from pure natural materials to degradable composite materials and nano polymer materials, and the preparation method has also been developed from the manual technology to the rapid proto-typing technology. OBJECTIVE: To clarify the advantages and disadvantages, application and research hotspots of different tissue-engineered vascular scaffold materials, and to find a suitable scaffold material for clinical treatment. METHODS: The first author retrieved databases of PubMed, CNKI and CqVip for relevant articles about tissue-engineered vascular scaffolds published from 1985 to 2015. The key words were “tissue engineering, tissue engineered, blood vessel, vascular, scaffold” in English and Chinese, respectively. In accordance with the inclusion and exclusion criteria, 36 articles were reviewed. RESULTS AND CONCLUSION: Non-degradable materials are mainly used to construct large diameter  tissue-engineered blood vessels. Natural biomaterials have good biocompatibility, which can provide necessary signals for cells and promote cell attachment and retain cell differentiation ability. Degradable polymer composite materials have good biocompatibility, whose mechanical properties, degradation rate and microstructure can be controlled, and they can be mass-produced according to the design requirements. The composite materials inheriting the advantages of natural biomaterials and synthetic polymer materials have become the most ideal scaffold materials and will be a research focus in the future.     

国产钛镍合金血管支架的生物相容性研究

采用国产钛镍形状记忆合金制成４ｍｍ内径的血管支架,通过导管置入８只正常犬的双侧髂动脉。观察１－６个月,发现支架表面业层新生内膜覆盖,光镜及电观察新生内膜表层为血管内皮样细胞,国产钛镍合金血管要有很好的生物相容性     

可降解血管支架材料的表面性能及生物相容性

BACKGROUND: Biodegradable stent implantation is a commonly used method in the clinical treatment of a variety of cardiovascular diseases. Importantly, the corresponding stent should have good surface properties and biocompatibility. OBJECTIVE: To observe the surface properties of the biodegradable vascular stent material, and to analyze its biocompatibility. METHODS: Artificial plasma was prepared for soaking the biodegradable magnesium alloy stent, and the corrosion of the material was observed by scanning electron microscope. Stent extraction solution was prepared and cytotoxicity test was carried out to observe the toxicity level of human umbilical vein endothelial cells cultured in the culture medium. Platelet adhesion test and hemolysis test were performed to detect cell and blood compatibility of the material. RESULTS AND CONCLUSION: After the 10-day immersion in artificial plasma, the material was scanned and a uniform corrosion layer was found on the surface of the material. During the drying of the material, some cracks appeared on the corrosion layer. After the corrosion products were removed, there were corrosion pits uniformly distributed on the corrosion surface of the material. In the cytotoxicity test, there were no absorbance values in the positive control group, and almost all of the cells died. After cultured in the material extraction, the toxicity level of human umbilical vein endothelial cells was graded 0 or 1. In the adhesion test, platelets on the stent surface were mostly disk-shaped under scanning electron microscope, some of which were deformed and extended pseudopodia, but no platelet aggregation occurred. The hemolysis rate of the material was 3.15%, in accordance with the requirement of the hemolytic rate < 5%. These experimental results show that the biodegradable magnesium alloy stent material has good corrosion resistance and good cell and blood compatibility, which can meet the demand of clinical application.      

新型角膜支架材料的制备及生物相容性研究

首先合成了一种新型可降解的三乙烯基交联剂,并以偶氮二异丁氰(A IBN)为引发剂与乙烯基吡咯烷酮(NVP)通过自由基聚合制备了一种新型的交联NVP角膜支架材料。对材料的吸水率、接触角和降解性能进行了测定,通过体内埋植实验和细胞培养对材料进行了生物相容性评价。结果表明材料的吸水率达到104%,接触角为41,°降解速率较为恒定;体内埋植实验研究表明,3个月后,材料已大部分降解,材料内出现胶原和角膜基质细胞,周围组织无明显的炎症反应;细胞培养实验表明,角膜上皮细胞在材料上可以较好的生长,没有明显的细胞毒性,具有良好的生物相容性,这种合成的新型交联NVP角膜支架材料将在角膜组织工程中具有潜在的应用价值。     

天然及合成尿道重建支架材料的生物相容性及力学性能

背景：目前应用何种尿道组织工程修复重建支架材料更为合适的争论仍不断出现,其生物相容性及力学特性的评估也鲜见报道。 目的：评估应用于尿道修复重建多种生物材料的力学特性及生物相容性。 方法：脱细胞法制备小肠黏膜下层组织、膀胱脱细胞基质以及脱细胞尿道海绵体基质,同时编织法制备聚乙醇酸支架。单轴拉伸测试测定各类支架生物力学特性,光镜及扫描电镜测定支架表面孔径大小。线粒体代谢活性MTT法检测各种生物材料的细胞毒性。所有支架表面接种海绵体平滑肌细胞,体外培养14 d后进一步评估细胞渗透情况。 结果与结论：生物力学评估显示脱细胞尿道海绵体基质在弹性模量以及断裂强度方面的检测结果明显优于其余材料(P < 0.05)。MTT结果显示所有支架材料均支持正常的细胞生长代谢,并未发现存在明显的细胞毒性。聚乙醇酸在扫描电镜中显示出最大的孔径(> 200 μm),同时脱细胞尿道海绵体基质的尿道面(< 5 μm)和海绵体面(>10 μm)观察到明显不同的孔径大小。细胞接种14 d后聚乙醇酸材料的内部可见种子细胞的广泛分布,在膀胱脱细胞基质以及脱细胞尿道海绵体基质的尿道面未发现有明显的细胞渗透迹象,而小肠黏膜下层组织和脱细胞尿道海绵体基质的海绵体面观察到明显的细胞渗透生长表现。提示所有支架材料显示出良好的生物相容性,同时在力学特性方面也与正常尿道组织相仿,但脱细胞尿道海绵体基质在力学和组织学的诸多参数上具有一定的优越性。     

一种新型的脱细胞组织工程血管支架的构建和评价

本研究的目的是制备一种免疫原性较小、生物相容性较好、力学性能优良的组织工程血管支架。新鲜获得的犬主动脉,置于三蒸水中4℃过夜，使血管细胞由于渗透压差较大而破裂；随后经过多聚环氧化合物家族的乙二醇缩水甘油醚（EX-810）的作用。进一步促进细胞破裂的同时。对血管支架的纤维结构起交联作用；最后应用物理超声的方法清除支架内的细胞碎片残留。用这种方法处理的犬主动脉内几乎没有可见的核染，基本消除了血管支架的免疫原性。同新鲜的血管相比较。这种组织工程血管支架的各种力学指标与新鲜的犬主动脉没有显著差异。说明处理后的支架仍然保持新鲜血管的力学特征。同时它还表现出极低的细胞毒性。分别在支架上种植内皮细胞和平滑肌细胞，扫描电镜检测结果表明，两种细胞在支架上生长良好，且局部已经融合成片。 相容性     

多孔HA/PU复合支架材料生物相容性的评估

进行了三维多孔立体结构的纳米羟基磷灰石/聚氨酯(HA/PU)复合支架材料体外细胞培养和体内肌肉埋植实验研究,评估材料的生物相容性。实验选用SD大鼠的骨髓基质干细胞(BMSCs)和健康的SD雌性大鼠,进行细胞相容性、形态学观察和组织学切片分析。HA/PU支架材料的多孔性为细胞的生长提供了良好的微环境,细胞在内部贴壁爬行、增殖并分化,细胞毒性为零级,材料与周围组织有良好的结合,降解的空间有结缔组织纤维长入。实验表明,HA/PU复合支架材料具有良好的细胞亲和性和组织学相容性,可作为一类新型组织工程支架材料。     

血管内支架的技术与性能

血管内支架是一种治疗闭塞性心血管系统疾病的医疗器件,被植入到血管狭窄处,起到支撑和扩张血管的作用。由于支架使用过程接触到血管内壁,生物相容性是这类植入性医疗器件疗效的重要性能。我们简述了血管内支架的工艺技术现状与发展,分析其制备技术对生物相容性的影响,探索防止支架植入后血管内再狭窄的工艺技术途径。     

砷涂层支架置入后的血管组织相容性

背景：研究认为,三氧化二砷可以抑制血管平滑肌细胞的增殖,促进其凋亡,那么砷对血管平滑肌细胞的增生是否也有同样的抑制作用,砷涂层血管支架能否与血管组织相容,早期较好地被血管内膜覆盖或达到减少内膜过度增生的作用？ 目的：观察砷涂层血管支架的血管组织相容性。 方法：取大耳白家兔14只,随机分为2组,分别在腹主动脉处植入砷涂层316 L不锈钢支架和316 L不锈钢裸支架,植入28 d后结扎支架部位血管的远端和近端,取下支架部位的血管行苏木精-伊红染色,光镜检查。 结果与结论：①大体观察：支架处的血管外径稍大于相邻处血管的外径,呈扩张状态,无肉眼可见的血栓,切开支架,支架表面可见光滑的新生内膜形成,新生内膜表面光滑。②光镜观察：支架丝位于血管的中层,中层平滑肌被压,支架丝周边,血管内膜平滑肌增生,使血管内膜增厚。支架丝的血管腔面可见新生的血管内膜形成并覆盖支架丝,支架丝与血管组织之间可见一薄层黑色物质,为涂层药物砷及其化合物,证明砷涂层支架可以被血管组织覆盖,具有良好的血管组织相容性。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

血管组织工程

血管这的目的就是在体外构建理想的血管移植物，移植后无免疫排导反应。能维持移植血管腔的长期通畅，本文讲述了血管组织工程的定义、生物相容性材料的选择、体外构建自体血管的方法及当前已取得的成果和新进展。同时指出了面解决的问题和对未来研究的展望。     

生物衍生组织工程骨支架材料生物学评价

采用基本评价和补充评价的生物学评价试验 ,比较全面地评价了生物衍生组织工程骨支架材料的生物相容性。结果显示 :该材料细胞评级为 1级 ,无致敏作用 ,热原试验合格 ,遗传毒性试验未见异常 ,骨植入试验未见异常 ,溶血率为 0 6 1 % ,慢性毒性试验未见异常。故可以认为生物衍生组织工程骨支架材料是一种理想的骨生物材料     

基于连笔直写的微结构血管支架体外测评

目的 评价基于连笔直写的生命体微结构成形技术制备的管状支架的力学性能及其生物相容性.方法 对该血管支架采用径向顺应性、缝合强度、爆破压力等力学性能检测;通过溶血率、体外动态凝血实验、血小板黏附实验进行血液相容性的分析;采用细胞培养MTT法及细胞形态学观察方法,研究其细胞相容性.结果 血管支架的径向顺应性为（4.03±0.56）%/100mmHg,缝合强度为（204.5±72.1）N/cm2,爆破压力约为（102±8）kPa;支架的溶血率为1.75%,小于ISO规定的5%;在体外动态凝血实验中,血管支架的抗凝血性能显著优于对照组载玻片（P＜0.05）,而且扫描电镜观察到血小板黏附较少,显示出该血管支架具有良好抗凝血性能;MTT比色法结果显示其细胞毒性为0～1级;细胞形态学观察显示L929细胞在该血管支架膜片的浸提液中呈梭形或三角形,贴壁良好.结论 该血管支架具有良好的力学性能、血液相容性和细胞相容性,可以满足组织工程血管支架的要求.     

A Dynamically Cultured Collagen/Cells-Incorporated Elastic Scaffold for Small-Diameter Vascular Grafts

Abstract

There is an essential demand for tissue-engineered autologous small-diameter vascular grafts, which offer temporary supports and guides for vascular tissue organization, repair and remodeling. This study reports on the effect of collagen/smooth muscle cells (SMCs) mixtures under dynamic cultures and SMC-endothelial cell (ECs) co-culture on cell proliferation, uniform cell distribution, extracellular matrix deposition, and endothelial cells monolayer formation in tissue-engineered tubular arterial constructs of 4 mm inner diameter. Rabbit aortic SMCs were infiltrated with collagen solution in poly(L-lactide-co-?-caprolactone) (PLCL) scaffolds under vacuum to form collagenous gel and subjected to dynamic strain by culturing them in a dynamic perfusion bioreactor. The construct lumen was subsequently seeded with ECs and experiments were completed to create ECs–SMCs co-culture constructs. The collagen/SMCs incorporated elastic scaffold cultured under dynamic culture conditions promoted matrix deposition, leading to the development of tissue-engineered vascular constructs, and induced SMC to have more uniform cell distribution. Scanning electron microscopic examination and von Willebrand Factor staining demonstrated the presence of ECs spread over the lumen. Quantitative analysis of elastin contents demonstrated that the engineered vessels acquired similar elastin contents as native arteries. The collagen/SMCs/ECs incorporated PLCL scaffolds under dynamic culture conditions can be used as a scaffold for tissue engineering to facilitate small-diameter vascular-tissue formation.     

人工血管管壁涂层生物材料的生物相容性评价

对人工血管管壁涂层的生物材料进行生物相容性的实验评价.按照国际标准,对相关单个和混合材料进行急性全身毒性试验、热源试验、溶血试验和细胞毒性试验. 结果表明:本实验涉及的生物材料胶原蛋白、聚乳酸以及混合组分材料均符合生物相容性评价实验的安全标准.说明胶原蛋白和聚乳酸作为复合型人工血管管壁涂层材料具有生物相容性和安全性,可为临床产品的研制提供依据.     

血管内生物可吸收支架现状与挑战

尽管目前介入用血管支架各类药物涂层技术较从前已经获得长足的进步,涂层支架的临床使用数量也远远超过裸支架,但远期疗效仍有待继续验证。无论何种药物涂层支架,当其被植入生物体内一段时间后,表面携带的功能药物涂层都会被生物体逐渐吸收而最终露出裸支架,带来晚期再狭窄及血栓的问题。因此,生物可吸收支架应运而生。由于其具有独特的可降解性,随着植入时间的延长而逐渐在生物体内被完全降解、吸收,最终代谢出体外;同时,血管自有的部分原始功能也得到一定恢复,如同从未被植入过支架一般。重点介绍国内外高分子聚合物、镁合金、纯铁、锌合金等几种不同材质的生物可吸收血管支架研究现状,并分析各材质可吸收支架现存的主要问题,希望对血管介入用生物可吸收支架的了解起到一定的作用。     

提高关节软骨脱细胞支架孔隙率及细胞渗透性方法的研究进展

关节软骨损伤后的再生与修复一直是临床上的难题。由于外科治疗手段具有较大的局限性,近年来,软骨组织工程领域不断发展并备受关注。在软骨组织工程中,具有软骨诱导特性的软骨基质,是一种很有前景的生物材料。这种天然的生物材料能够作为支架,为软骨组织再生提供结构框架和生物信号分子。脱细胞处理能够有效去除软骨组织中的细胞成分,获得天然的细胞外基质支架。然而,由于软骨组织具有缺乏血管、结构致密、细胞成分较少的特性,因此,经脱细胞的软骨组织能否获得足够的孔隙率,为再植的软骨细胞或干细胞提供有效的渗透途径,逐渐成为研究者关注的焦点。重点关注关于提高细胞渗透性的实验研究,总结提高支架孔隙率以及促进细胞迁移的实验方法,主要包括脱细胞处理、浓度调控、取向性冻干技术、人为制备孔道,以及激光刻蚀等。通过文献检索,对不同方法技术的原理与优势进行总结、分析,进一步强调孔隙结构在支架性能中的重要性,并阐明支架性能与调控方法之间的关系。     

多层软骨组织工程支架的制备

软骨组织工程为关节软骨损伤的治疗提供了一种理想的治疗途径,但体外构建的软骨如何在临床应用时采用适当的方法短期内在体内进行良好地固定仍然没有得到很好的解决,阻碍了采用组织工程方法治疗关节软骨疾病的临床应用.本研究通过冷冻干燥的方法制备出一个上层为胶原,下层逐层过渡到以羟基磷灰石为主的复合一体化软骨组织工程支架,利用复合支架下层羟基磷灰石良好的骨传导作用,将支架整体通过底部的快速固定达到对上层软骨进行固定的目的.本研究对该复合支架的制备及其形态结构特点进行了初步研究.结果表明胶原层的孔径孔隙率可以通过冷冻温度及胶原溶液浓度进行控制;羟基磷灰石粒度及其粒度分布明显影响其在胶原支架内部的分布;SEM照片表明用该方法制备出了三层具有不同羟基磷灰石含量的复合胶原羟基磷灰石软骨组织工程支架,支架总高度为6cm,每层高度约为2cm,三层之间不存在界面形成了一个均匀的整体结构.为软骨组织工程提供了一种新型的支架.     

具有三层管壁结构组织工程血管支架的生物力学性能

目的针对组织工程血管的体内培养技术路线，对所制备的具有三层管壁结构的组织工程血管支架的生物力学性能进行测试，并研究了壁厚对支架力学性能的影响，以保证后续的动物体内移植实验能顺利进行。方法采用涂敷，喷涂．滤沥的方法制备了具有三层管壁结构（多孔PLGA层．致密PU层．多孔PLGA层）的可降解组织工程血管支架，用自制的设备测试了其爆破强度和径向顺应性，并对血管支架进行了缝合强度的测试。结果所制备的厚度为0．295mm-0．432mm的三层结构血管支架的径向顺应性为3．80％／100mmHg-0．57％／100mmHg，爆破强度为160kPa～183kPa，缝合强度为0．63N／针～1．52N／针。结论支架的管壁厚度，尤其是中间层厚度，对支架的力学性能有重要影响。增大壁厚可导致径向顺应性急剧下降，爆破强度和缝合强度线性提高。在所制备的样品中，管壁厚度为0．295mm的支架其综合力学性能最优，可满足血管组织工程体内植入的力学性能要求。     

p(3HB-co-3HH)/PU生物可降解支架材料生物相容性的研究

对生物可吸收材料p(3HB-co-3HH)/PU共聚多聚体的生物相容性进行评估.材料与方法分别采用体外细胞毒性试验(直接接触法和MTT法),皮下植入试验来评价p(3HB-co-3HH)/PU生物可降解支架材料的局部组织反应.结果犬股静脉肌成纤维细胞在p(3HB-co-3HH)/PU薄膜涂附的玻片上及其浸提液中均生长良好,皮下植入显示仅引起轻度的炎症反应.结论p(3HB-co-3HH)/PU共聚多聚体材料具有较好的生物相容性.     

应用Triton-x100加丹参酚酸B制备脱细胞血管支架及其血液相容性研究

应用传统的Triton-x100法与应用Triton-x100和丹参酚酸B法制备脱细胞血管支架,比较这两种支架的理化性质及其血液相容性,展望应用丹参酚酸B后处理脱细胞血管支架在临床上治疗心脑血管疾病方面的应用前景,以及在组织工程血管材料方面的开发空间。选择SD大鼠16只,雄性,鼠龄7周,体质量250 g左右。解剖大鼠,取腹主动脉;随机分为2组,每组8个。用Triton-x100法(Tx组)、Triton-x100加入丹参酚酸B法(Tx-sal 组),加工制成两种脱细胞血管支架。观察脱细胞血管支架的宏观形貌;亲水性实验测定亲水性;体外溶血实验计算体外溶血率;复钙化凝血时间实验测定复钙化凝血时间;血小板黏附实验测定动态凝血时间,以及体外血小板的黏附;补体激活实验测定补体激活程度情况;比较两组脱细胞血管支架的血液相容性。Tx组接触角为76.36°±4.65°,Tx-sal组接触角为71.26°±3.55°,Tx组接触角度数略高于Tx-sal 组,差异无显著统计学意义。Tx-sal 组溶血率为1.5%,Tx组溶血率为2.1%。Tx组复钙化凝血时间为(212±11.32)s,Tx-sal 组复钙化凝血时间为(231±13.53)s,Tx组与Tx-sal 组的复钙化凝血时间差异有显著统计学意义。Tx-sal组相比Tx组延缓了凝血时间,抗凝血性更加优良。Tx-sal 组黏附的血小板数目低于Tx组的相应数目。Tx-sal 组补体激活水平低。与传统的Triton-x100法制备的脱细胞血管支架相比,加入丹参酚酸B后处理的脱细胞血管支架具有更加优良的血液相容性,更适合作为组织工程材料应用于心脑血管疾病的治疗,在临床医学上的应用前景更加广阔。