血管组织工程
组织工程血管支架研究进展
第27卷第1期2006年1月武汉大学学报(医学版)Medical Journal of Wuhan University Vol.27No.1J an ,2006课题来源:国家自然科学基金(30471670)作者简介:刘阳,男,19782,医学硕士生,主要从事组织工程血管方面的研究通讯作者:谭最,男,19612,医学博士,主任医师,主要从事血管外科方面的研究组织工程血管支架研究进展刘 阳 谭 最武汉大学中南医院血管外科 武汉 430071摘要 组织工程血管支架是血管组织工程学中的一个重要组成部分。
过去20多年时间里,组织工程血管支架材料由简单的天然材料发展到高分子可降解材料和生物材料的复合物;设计和加工的方式由单纯的手工发展到潜力巨大的快速成型技术,取得了令人瞩目的成绩。
目前组织工程血管支架材料的性能还有待完善,设计加工方法还不够成熟,该领域今后的发展方向为支架材料的复合化和支架设计加工的产业化。
关键词 组织工程;血管支架;可降解材料;快速成型中图分类号 R318.11 文献标识码 A 文章编号 167128852(2006)0120124206Study of Scaffold on Tissue E ngineered Blood V esselL IU Yang ,TAN ZuiDe pt.of V ascul ar S ur gery ,Zhongnan Hos pit al of W uhan U ni versit y ,W uhan 430071,Chi naAbstractThe blood vessel scaffold is one of t he important part s of tissue engineered blood vessel.In t he past twenty years ,t he simple crude materials used in tissue engineered blood vessel had been substit uded by t he compounds of macro molecule synt hetic biodegradable polymers and biomateri 2als ;man 2made skill of t he design and manufact ure scaffolds had been substit uded by t he more po 2tential technique of rapid p rototyping (RP ).The performance of tissue engineered blood vessel scaffold is not satisfied and t he technique of t he design and manufact ure scaffolds is not perfect by now.The compo sition of t he materials and t he indust rialization of t he design and manufact ure is t he destination of developing tissue engineered blood vessel in t he f ut ure.K ey Words Tissue Engineering ;Blood Vessel Scaffold ;Degradable Polymers ;Rapid Proto 2typing1 介绍 组织工程学是20世纪80年代提出的一门新兴交叉学科。
组织工程在血管再生中的研究进展
组织工程在血管再生中的研究进展血管系统在维持人体正常生理功能中起着至关重要的作用，它负责输送氧气、营养物质，并带走代谢废物。
然而，由于各种疾病（如动脉粥样硬化、血管损伤等）导致的血管功能障碍和血管缺失，严重威胁着人类的健康。
传统的治疗方法，如血管移植和介入治疗，在某些情况下存在局限性。
因此，组织工程技术的出现为血管再生带来了新的希望。
组织工程是一门融合了生物学、工程学和医学的交叉学科，旨在构建具有生物活性和功能的组织替代物。
在血管再生领域，组织工程的核心目标是利用生物材料、细胞和生物活性因子，制造出能够替代或修复受损血管的功能性血管移植物。
一、生物材料在血管组织工程中的应用生物材料是血管组织工程的基础，其作用是为细胞提供生长和分化的支架。
理想的血管组织工程生物材料应具备良好的生物相容性、可降解性、适当的机械强度和孔隙结构。
天然生物材料，如胶原蛋白、纤维蛋白和壳聚糖等，由于其与人体组织的相似性，具有良好的生物相容性。
胶原蛋白是血管细胞外基质的主要成分之一，以其为基础的支架可以模拟天然血管的结构和功能。
纤维蛋白则具有良好的止血和促进细胞黏附的特性，常用于构建血管组织工程的临时支架。
合成生物材料，如聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）及其共聚物（PLGA）等，具有可调控的机械性能和降解速率。
通过改变材料的组成和结构，可以定制满足不同需求的血管支架。
此外，还有一些新型的生物材料，如纳米材料和水凝胶等，也在血管组织工程中展现出了巨大的潜力。
纳米材料具有高比表面积和独特的物理化学性质，可以增强细胞与支架的相互作用。
水凝胶则能够模拟细胞外基质的湿润环境，为细胞提供良好的生存空间。
二、细胞在血管再生中的作用细胞是血管组织工程的关键组成部分，包括内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞等。
内皮细胞是血管内壁的主要细胞类型，负责维持血管的通透性和抗血栓形成。
在血管再生过程中，内皮细胞的快速覆盖对于防止血栓形成和血管狭窄至关重要。
组织工程技术在血管修复中的应用研究
组织工程技术在血管修复中的应用研究随着人口老龄化问题日益突出，心血管疾病也成为了一个越来越普遍的问题。
尤其是动脉硬化症的发病率日益增高，给人们的健康带来了难以避免的风险。
因此，我们需要新的治疗方法来减轻心血管疾病带来的伤害，同时促进心血管的健康。
组织工程技术是一种新兴的技术，通过利用人体自身的再生能力，利用细胞、基质和信号传导等机制，来完成人体组织的修复和再生。
在这个领域中，有许多新技术得到了广泛的应用。
其中，组织工程技术在血管修复中的应用研究，是一个备受关注的研究方向。
血管是身体的重要组成部分，通过血液循环，将氧气和营养物质输送到身体内部各个器官和组织中。
因此，当心血管出现故障时，就有可能对人体造成严重的伤害。
在过去，同种异体血管移植和人工血管被广泛使用，但这些传统方法存在某些缺陷，导致后续的治疗不尽如人意。
随着组织工程技术的发展，血管修复的方法也得到了很大的进步。
现如今，研究人员可以通过使用生物材料和细胞来定制新型血管并进行种植。
这个过程中，在血管周围种植适当的基质，并使用复杂的信号传导机制将细胞组织成为血管结构，这个新型的血管可以提供更好的生理和机械特性以及持久性。
这种方法能够更好的与人体本身的血管结构相融合，从而提高血管修复的效果，降低血管移植过程中的合并症的发生率。
目前已经有很多的研究证明，组织工程技术在血管修复中有着非常广泛的应用价值。
例如，20年前，一项研究证明，在外周动脉疾病患者中，用自体静脉构建血管移植物的治疗效果显著高于传统的异体血管移植物。
而这一结果的得出，则完全借助于组织工程技术。
同时，组织工程技术可以被应用于狭窄血管和冠状动脉支架的修复中。
在这种情况下，研究人员可以通过培养和构建新的血管组织，来修复受损的部分。
在临床前和临床试验中，组织工程技术已经显示出了超越传统治疗方法的疗效和效益。
此外，组织工程技术在心脏起搏器的修复和重建中，也是一种有趣的应用分支。
在这种情况下，生物材料可以用于配合电子技术来代替传统心脏起搏器，以解决电子设备可能产生的各种问题。
血管组织工程研究进展
血管组织工程研究进展【关键词】血管・组织工程组织工程的概念是美国科学基金会于1987年提出的，是综合应用生命科学和工程学的原理，研制并开发出组织、器官的替代物以解决组织缺损和器官损伤的修复和重建问题。
血管组织工程是指利用血管壁的正常细胞和生物可降解材料来制备、重建和再生血管替代材料的科学。
目前国内外已经进行了较多的研究以期研制出无免疫原性、抗血栓形成、组织和细胞相容性高、具有必然强度和生长性并能普遍应用于临床的血管替代物，以解决临床上医治血管狭小或闭塞致使的缺血性疾病自体血管移植中血管来源有限的问题［1］。
血管组织工程的研究内容要紧包括三个方面：①种子细胞的研究；②细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）替代物的研究；③组织工程血管（tissue engineered tissue）三维培育的研究。
1 种子细胞的研究血管组织工程所应用的种子细胞包括内皮细胞、滑腻肌细胞和成纤维细胞。
内皮细胞覆盖于血管的内表面，呈单层排列，并能分泌多种血管活性因子如内皮素、前列腺素、NO等，具有抑制血小板聚集、抗血栓形成及抗内膜增生的作用［2］，从而维持血管的稳固性。
内皮细胞在人［3］和动物［4］的血管移植物模型中已显示出提高血管通畅率的能力。
因此，内皮细胞是血管组织工程中最重要的种子细胞。
血管壁细胞自体血管壁细胞具有无免疫原性，在体外进行培育、扩增后普遍应用于组织工程血管的研究。
其来源要紧有以下几个：①自体非必需的血管（如大隐静脉）；②腹膜或皮下脂肪组织（如微血管内皮细胞）。
自体血管壁细胞的获取是一种机体侵入性操作，尤其是动脉的获取对机体危害更大，自体静脉位置表浅，取材相对方便。
Schnell等［5］做了在心血管组织工程中大隐静脉与主动脉组织作为种子细胞的比较研究，结果显示大隐静脉滑腻肌细胞具有良好的活性及增殖能力，经培育种植于生物可吸收支架后，其胶原的形成和机械特性均优于主动脉。
组织工程学在临床医学中的应用
组织工程学在临床医学中的应用组织工程学是现代医学中的一大进展，它通过生物材料、细胞生态学和生物反应工程等技术手段，利用人体自身的生理活性，重建功能缺失部位的生物组织，以实现替代、修复或再生组织的作用。
这一技术的应用范围非常广泛，从骨科到心血管外科，从皮肤到肝脏，都有所涉及。
在临床医学中，组织工程学已经逐渐成为一种前沿和极具价值的技术，为许多患者带来了新的治疗选择。
一、心血管组织工程学心血管组织工程学是利用细胞和生物材料重建心血管系统的一种方法。
随着心脏病和血管病的不断增加，这一技术已成为关键的治疗方法之一。
研究人员已开发出许多方法和技术，如制备支架和纤维网、生物反应器和细胞培养技术等，以支持心血管细胞的生长和再生。
这一领域的突破不仅能够修复受损的心血管组织，还为心脏瓣膜、大血管和冠状动脉疾病的治疗提供了崭新的选择。
二、骨科组织工程学骨科组织工程学主要应用于骨骼退化、骨折和骨癌等领域。
利用细胞学、生物材料和生物反应工程技术，可以修复或替代丧失的骨质和关节软骨。
这一技术可以通过制作支架、向骨植入细胞和矩阵等方式，同时促进骨细胞的再生和培养。
骨科组织工程学已经成为一个快速发展的领域，在骨科手术的治疗中是一个极其有价值的新技术。
三、皮肤组织工程学皮肤组织工程学主要应用于烧伤、创伤和生殖器疾病等领域。
通过细胞培养技术和生物材料的制备，可以制作出与正常皮肤相似的人造皮肤，以替代或补充患者体内短缺的皮肤细胞和组织。
这一技术还可以用于治疗膀胱、阴茎和口腔等部位的缺陷和疾病。
皮肤组织工程学已经在临床医学中得到广泛的应用，成功地为数千名患者恢复了不同程度的皮肤功能。
四、肝脏组织工程学肝脏组织工程学是为肝脏疾病治疗提供一种新型方法和方案。
该方法基于细胞和生物材料的完美结合，利用3D细胞培养和3D打印技术等，制作出与正常肝脏相似的人造肝脏。
这种人造肝脏可以支持患者的肝细胞生长和再生，从而增强患者的肝功能，减少慢性肝病等需要进行肝移植的疾病的发生率。
间充质干细胞与组织工程血管
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｍ ｅ ｓ ｅ ｎ ｃ ｈ ｙ ｍａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｅ ｌ ｌ ｈ ａ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ
ｏ ｆ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｓ ｅ ｎ ｃ ｈ ｙ ｍａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ，ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｙ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ｉ ｄ ｅ ａ ｌ ｓ ｅ ｅ ｄ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ １ ．Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｍｅ ｓ ｅ ｎ ｃ ｈ ｙ ｍａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ；ｔ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ ；ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｖ ｉ ｖ ｏ；ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｖ ｉ ｔ ｒ ｏ
血管神经组织工程
4.侧副支是指与主干平行 的血管，一端起于主 干，另一端合于主干。
5.侧支循环主干受阻时， 侧副支变粗大，代替 主干运送血流，形成 侧支循环。
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（二）组织工程化血管
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人工血管
人工血管是以尼龙、涤纶、聚四氟 乙稀（PTFE）等合成材料人工制造的血 管代用品，适用于全身各处的血管转流 术。
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人工血管的制造
人工血管的制造，国外的研究，近年来绝大多数是采取医用 高分子材料进行编织。我国在50年代末，60年代初，才开始进行 研究，起初是用尼龙(Nylon)织成，后因尼龙降解，在生体内植入 后发生破裂而被淘汰。现在多采用涤纶(Dacron)纤维编织人工血 管，己大量应用于临床，如治疗主动脉瘸，主动脉狭窄，上下腔 静脉切除更换术等，最长可达 37 cm。目前用高分子材料由机器 编织的人工血管，平织的内径最小为 8 mm，针织的内径为 3 mm， 再小就比较困难了，但针织人工血管目前在国内尚未能正式生产。 此外，还有膨体聚四氟乙烯纤维材料织成的人工血管，内径可达 6 mm。最近国外报道用弹性聚氨酯制成的人工血管，管壁无孔隙， 内壁光滑，可随血压改变而伸缩，内径能达到4 mm，此种材料制 成的人工血管是很有前途的。此外，还有人研究用化学方法处理 的人脐静脉，牛颈动脉作为人工血管等等。
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静脉管壁的构造
• 也分为大、中、小三种，管壁也分为内、中、 外三层膜。与伴行的动脉相比，管腔大、管壁 薄。有的静脉管壁内有静脉瓣，能防止血液逆 流。一般分布于受重力较大的部位，如四肢。
血管组织工程支架材料的研究进展
［ 文献标 识码 ］Ａ
［ 文章编号 ］１０ 一ｌ０ （０７ ０ —０９ —０ ００ ９５ ２０ ）３ ２ １ ３
基质等 。天然材料多 由正常组织细胞外 的高分子 合成 ， 身 本
组 织工程学（ ｓ ｅｅｇ ｅｒ ｇＴ ） ｉｕ ｔｓ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｅ 是一 门工程 学与生命 ｎ ｉ 科学相结合 的边缘科学 ， 在体外构建具有生物活性 的生物 是 替代物 ， 于替代 、 复或 改善人 体各 种组织器 官形 态 和功 用 修 能。其基本原理是 ， 体外 培养 、 将 扩增 的一定 数量 的正 常细 胞， 吸附于一种生物相容性好并可被机体逐渐 降解 的支 架材 料上 ， 成细胞． 形 生物材料复合物 ， 而后将此 复合物植入 机体 组织器官病损部位 ， 细胞在生物材料逐渐被机体降解 吸收的 过程 中分裂增殖 ， 分泌 细胞 外基 质 ， 以形成新 的具 有特定 形 态和功 能的相应组 织 ， 达到修 复创伤 、 病变 和重建 功能 的 目 的。其 中的血管组织 工程是 利用血管 壁 的正常细 胞和 生物
包含许多生物信息 ， 够提 供细胞所需的信号 。天然材料 与 能 细胞亲和性强 ， 为细胞的生长 、 能 增殖 、 分化及功能发挥提 供
近似体 内的发生发育 的细胞外基质支架 条件 ， 能使细胞 聚集 成组织 ， 控制组织 结构 ， 调节 细胞表 型。植 人 体 内时无或 只 有极低 的免疫排斥反应 ， 而且构建的组织工程血管具有 良好
２ 天然 材料
结构 ， 作为支架材料或作 为血 管替代物 直接 移植 到受体 内。
内脏平 滑肌 器官与血管细胞外基质蛋 白相似 ， 由这些器官制 成 的多孔支架不需 要体外 生物反 应器 的培养 。小 肠黏 膜 下 层（ｍ ｌｉｅｔａ ｓｂ ｕｏｌｓ ） ｓ ａ ｔ ｉ ｌ ｕｍ ｃ￣，Ｉ 的生物学特点 和部 分活性因 ｌｎ ｓｎ ｔ Ｓ 子有利 于细胞的黏附 、 生长 和增殖 ， 近年来 广泛应 用 于体外 细胞支架材 料修复组织 缺损 的实验研 究。将血管 内皮 细胞 种植在 ＳＳ上 构 建组 织 工程 血 管 ， 一个 研 究 热 点。Ｏ ｉ Ｉ 是 ｐｚ ｔ 等 将羊血管平滑肌 细胞和 内皮细胞 种植 在可 降解 的支架 上动态培养 ６ ， 周 在移植物周围包 绕 Ｓ 构建 出组 织工 程血 Ｓ Ｉ 管。 自体移植替代动 脉 ， 移植后 ３个月 功能 良好 ， ６个月 而
人工血管(及组织工程)
无支架人工血管
Human umbilical vein SMCs and skin fibroblasts were cul-tured for ～ 30 days, at which time both cell types had formed cohesive cellular sheets composed of cells and ECM, which could be manually peeled from the culture flasks.
SMC preferentially attach to pore sizes between 38–150mm. In contrast, microvascular EC form a connected multicellular lining on scaffolds with pores < 38mm.
John D. Kakisis, Athens. Greece. et al. Journal of Vascular Surgery, 2005, 41, 349-354. Sumpio BE. Austin, TX: RG Landes Publishers, 1993, p.1-134.
类模具法人工血管
micropatterned, small-diameter polyurethane grafts capable of promoting the formation of aligned endothelial cell monolayers.
Pimpon Uttayarat, Peter I. Lelkes et al. Acta Biomaterialia, 2010, 6, 4229–4237
John D. Kakisis, Athens. Greece. et al. Journal of Vascular Surgery, 2005, 41, 349-354. N. L’Heureux, L. Germain, R. Labbe, F.A. Auger. J Vasc Surg, 1993, 17, 499-509
血管组织工程实验研究
血 管 种 子 细 胞 的形 态 特 征 ； ＭＣ 接 种 到 血 管 组织 工程 支 架 上 获 得 成 功 ； ＭＣ 一 管 支 架 移 植 到 大 鼠体 内 １ ＶＳ ｓ ＶＳ ｓ血 ０ｄ后 ， 支架 被 纤 维 组 织 包 裹 ， 架 内见 ＶＳ ｓ 长 ， 架 中央 管 腔 存 在 ， 与 正 常 血 管 结 构 有 很 大 差 别 ， 且 不 具 备 血 管 功 能 。 结 论 利 用 血 管 组 织 支 ＭＣ 生 支 但 而 工 程 支 架 构 建 的 大 鼠 ＶＳ ｓ 管 支 架 移 植 到 大 鼠皮 下 是 可 行 的 ； 工 构 建 血 管 具 有 类 似 血 管雏 形 ， 尚不 具 备 血 管 的正 常 结 构 。 ＭＣ － 血 人 但 ［ 键 词 ］组 织 工 程 ； 管 ； 聚 糖 ； 管移 植 ； 架 关 血 壳 血 支
Ｓ ｒ ｅｙ，ｔｅＧｅ ｅａ ｓ ｔｌｏ Ａ ，ＢＰｊ ｎ ０ ８ ３ ｈ ｎ ｕ ｇ ｒ ｈ ｎ ｒ ｌＨｏｐｉ ｆ ＰＬ ａ ｉｉｇ １ ０ ５ ，Ｃ ｉ ａ Ａｂｔａｔ ｓｒ ｃ ：Ｏｂｅｔ ｅ Ｔｏ ｏ ｔｉ ｈ ｘ ｅｉ ｎ ａ ａａ ｆ ｖ ｓｕ ａ ｉｓ ｅ ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｊｃｉ ｂ ａｎ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｖ ｍｅ ｔｌｄ ｔ ｏ ａ ｃ ｌｒ ｔ ｕ ｎ ｉｅ ｒｎ ．Ｍｅｈ ｄ ｅ ｖ ｓ ｕａ ｅ ｄ ｔ ｅｉｌｃｌｓ ｓ ｔ ｏ ｓ Ｔｈ ａ ｃ ｌｒ ｎ ｏｈ ｌ ｅｌ ａ
・
基础研究 ・
血 管 组 织 工 程 实 验 研 究
血管组织工程研究进展
但这些人工材料作为小血 管的通畅率十分低 ， 尤其在膝关节 以下 区域 ， 的低 血流量和高阻力更增加 了血栓形成 的危 那里
险性 。目前 的热点主要集 中在通过 对这 些人工 材料表面 覆 盖蛋白质 、 聚合物或 细胞来 改性 以增 加材料一血 液相容性 ， 提高其长期通畅率。虽然 它们 能部分 模拟人体 血管 的某些 功能 ， 但与 自身血管相比弹性 系数低 、 顺应性 差 ． 作为异 物其 组织相 容性稍差仍可引起机体不同程度的免疫排斥反应 、 感
管组织 工程 中最重要的种子细胞 。
组织的再生向复合组织 的预 制迈 出了重大 的一步 。血管
疾病是世界上发病率最 高的疾病之一 ， 其主 一 每年仅美 国的血管 移植物就超过 １０万例…。因此 ， ４ 血管移植物 的来源就成为 人们关注的重要课 题。 目前临床 上应用 的血 管移植物 主要 有３ 个来源 ： ①异体血 管移植 ： 异体血 管移植 存在两个致命 的问题 －ｌ Ｂ 组织 相容性差 ， 移植的异体 血管受 到宿主 的免疫 排斥而发生炎症 最终 血管 阻塞 Ｉ ｂ供体严重 不足 。② 自体血 管移植 ： 自体血管移植迄今 为止被认 为是最 理想 的替代物 。 但它也存在着限制其广泛应用于 临床 的问题 Ｉ ． ａ虽然不存在 免疫排斥反应 ， 但必需牺牲 人体正常 组织来修 复病损组织 ， 是一种 以创伤修复刨伤 的治疗模式 ． 长度和管径舍适的 自 体非必需血管的来 源有 限 目前 小管径血管 （ ｎ １替代 ＜６ｍ ） 物 主要是应 用 自体的动 、 静脉移植 物 ， 它们中短期 教果 尚可 ， 但不能满足永久替代 物的要求 ． 往往需 要再次手 术 ， 病人 给 带来又一次痛苦 。③人工材料 ： ａｒ 是最早应 用的人工 Ｄｃ ｎ ｏ 血管 ， 后又开发利用聚 四氟 乙烯 （ Ｉ Ｅ 、 ＰＦ ） 聚氨基 甲酸 乙酯
血管组织工程中支架材料的应用与进展
１０００５３）
ｔ摘要】血管组织支架是血管组织工程研究的重点内容。铺备支架的材料包括天然材料稻人工合成材｛｜８ｆ霉 天然材料翼有良好的细胞和组织相容性，人工合成的聚合物支架在结构形状、机械强度及规模化生产方 面均具有很大的优势，但二者均有很多问题要克服。近年来，该领域有了很大发展，出现了杂交支架、纳
增加胶原对机械力的顺应性。但由于弹力蛋白的低 溶性，很难将其掺入组织工程支架中。目前许多关于 胶原支架的研究集中在胶原支架与血管细胞如何构 建．而未来更重要的是如何提高胶原支架的力学强 度，使其在生物体内能够长时间耐受ＩｌＩＬ流的冲击。 ２．２纤维蛋白 另一种主要的天然细胞支架材料 是纤维蛋白［１０－１１］。纤维蛋白凝胶是自然产生的、具有 降解特性的基质，与凝血过程的终末产物相似。其 纤维结构与生理的凝眦块类似。基于纤维蛋白制成 的支架，不但具有理想的生物相容性、生物降解性 和较高的亲和性，而且能促进血管牛成、组织修复。 Ｂｅｎｓａｉｄ等【１２】认为．纤维蛋白本身具有和细胞黏附的 位点，具有较好的细胞种植及基质产生效果。事先 由患者ｍ液获得纤维蛋白制成支架。同时种植自体 来源的细胞，可以避免异物植入的排斥反应。Ｔｒｅｎｔｉｎ 等［１３１对纤维蛋白进行基因修饰，使其具有更好的机 械和生理功能，并且能够释放出生长因子。Ｙｅ等ｕ４１ 把纤维蛋白凝胶作为可降解三维支架进行组织工 程血管研究发现，细胞在支架上生长情况良好．细胞 产生的胶原组织在支架材料上不断沉积。同时无毒 性降解产物和炎性反应发生。Ｉｓｅｎｂｕｒｇ等¨５１发现纤 维素凝胶基质内面能够在血流动力剪切力的作用 下很好地贴附内皮细胞。
ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ
ｉｍｐｌａｎｔｓ：ｉｍｐｒｏｖｅｄ
ｗｉｔｈ ｔａｌｔｎｉｃ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
组织工程血管化
▪ 面临的挑战
1.组织工程血管化的技术仍不够成熟，需要进一步优化和完善 。例如，提高血管的生物相容性和机械性能，确保其在体内能 够长期稳定地发挥功能。 2.目前组织工程血管化的成本较高，限制了其在临床的广泛应 用。需要进一步降低制造成本，提高生产效率，以更好地满足 临床需求。 3.组织工程血管化的安全性和长期有效性还需要进一步验证。 需要进行更多的临床试验和长期随访，评估其治疗效果和安全 性。 以上内容仅供参考，建议查阅文献和资料获取更多信息。
组织工程血管化
临床应用与挑战
临床应用与挑战
▪ 临床应用现状
1.组织工程血管化已经在多个领域得到临床应用，如心血管外 科、整形外科、神经外科等。通过利用患者自体细胞构建血管 ，可以避免免疫排斥反应，提高移植成活率。 2.在心血管领域，组织工程血管化技术可用于构建小直径血管 ，用于替代冠状动脉搭桥手术中的静脉移植物，减少免疫排斥 反应和再狭窄的发生率。 3.在整形外科领域，组织工程血管化技术可用于构建皮肤、乳 房、耳朵等复杂组织的血管网络，提高移植组织的成活率和外 观效果。
▪ 组织工程血管化的挑战与前景
1.组织工程血管化仍面临着许多挑战，包括生物材料的选择与优化、细胞来源与培养、免疫排 斥反应等问题。 2.随着生物技术和组织工程技术的不断发展，相信未来组织工程血管化将会取得更加重要的突 破和成果。 3.组织工程血管化的发展前景广阔，有望为临床治疗血管相关疾病提供更为有效和安全的治疗 方案。
组织工程血管化的方法
组织工程血管化的临床应用
1.组织工程血管化在心血管疾病、缺血性疾病和外科修复等领域具有广泛的应用前景。 2.目前已有多项临床试验证实组织工程血管化的安全性和有效性，但仍需要进一步的改进和优化。 3.未来需要继续探索新的技术和方法，提高组织工程血管化的效率和可靠性，以满足临床需求。
组织工程技术在心血管疾病治疗中的应用
组织工程技术在心血管疾病治疗中的应用一、引言心血管疾病是一组以心脏、血管为主要病理基础的疾病，包括冠心病、心肌炎、心律失常、高血压、心力衰竭等多种类型。
目前，心血管疾病已成为世界范围内最常见的致死疾病之一。
随着医学技术的进步，组织工程技术作为一项新型的治疗方法正在引起越来越多医学专家的关注。
本文将探讨组织工程技术在心血管疾病治疗中的应用。
二、组织工程技术组织工程技术是一种基于生理学和工程学的交叉学科，旨在在人体内创造和修复组织和器官。
该技术主要运用细胞、生物材料及生物反应器等，构建出一个类似于人体器官组织的人工组织，从而实现组织修复和再生的目标。
三、心血管疾病中的组织工程技术应用1. 冠状动脉再建心肌梗死和冠心病等疾病往往由于冠状动脉血液供应不足而引起。
组织工程技术可通过提取自患者体内的干细胞和成熟细胞，结合人工材料构建新的冠状动脉，代替原来的血管，从而实现再建。
2. 心脏修复心肌缺血和心肌梗死会导致心肌细胞的死亡，非常难以修复。
利用组织工程技术，可以在人工培养皿中培养出大量干细胞，通过植入患者体内，帮助修复和再生心肌细胞。
3. 心脏手术辅助组织工程技术可以帮助创建人工血管、心脏脏瓣或心脏辅助装置，在心脏手术中发挥重要作用。
它们用来代替患者体内的损坏的器官，从而恢复心脏正常的生理功能。
四、优势和局限性1. 优势组织工程技术可以针对不同类型的组织或器官提供个性化定制的解决方案。
其技术性强，可以创造出与个体相适应的新型代替器官和组织。
此外，组织工程技术具有微创性和可逆性优点，术后恢复快，疗效稳定，且不易引发排异反应。
2. 局限性组织工程技术的应用仍然存在一些不确定因素，如材料的生物相容性、细胞植入物的稳定性、代替器官的功能等问题，同时，该技术的高昂成本也限制了其在世界范围内的普及。
因此，组织工程技术在心血管疾病治疗中的应用仍需要进一步深入研究和探索。
五、结论随着组织工程技术的不断发展，其在心血管疾病治疗中的应用前景日渐宽广。
组织工程血管支架顺应性测试系统
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·132·2020年第03期文章编号：2095－6835（2020）03－0132－02组织工程血管支架顺应性测试系统米欣雪，闫纯旭，罗蔓，田菁华，陈新圆，王利霞（郑州大学力学与安全工程学院，河南郑州450001）摘要：组织工程血管支架是心血管疾病的常用治疗手段。
顺应性是影响组织工程血管支架移植的重要生物力学性能指标，根据组织工程血管支架在人体中的应用环境，设计开发了组织工程血管支架生物力学综合测试平台，可实现顺应性、渗透性和爆破压的测量。
实验平台顺应性测量功能的测试结果验证了测试平台的功能和方法的可行性。
关键词：血管支架；测试系统；顺应性；弹塑性中图分类号：R318.08文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.03.0581绪论组织工程血管支架结构强度、弹塑性、稳定性的表征指标包括爆破压、顺应性以及渗透性等。
爆破压的大小、顺应性的匹配程度以及渗透性是影响组织工程血管支架在体内实现其功能和保障组织再生的重要指标，因此，研制组织工程血管支架生物力学性能装置并测试支架的生物力学性能具有重要意义。
CHUA等人[1]得到扩张过程中球囊和支架之间存在相互作用，以及不同加载速度对支架扩张性能、短缩量和最终应力分布的影响，加载速度不同，支架扩张和短缩量不同；MIGLIAV ACCA等人[2]研究了多种结构支架的不同金属覆盖率对支架扩张压力以及翘曲量等的影响；PETRINI 等人[3]研究了支架波形环之间的链接形式对支架柔韧性的影响；ETA VE等人[4]研究了脉动循环载荷对支架寿命的影响，得出脉动循环荷载越大，其支架寿命越短。
目前，关于组织工程血管支架的生物力学性能测试虽然有专利可查到，但还没有商业化的测量仪器，为了对组织工程血管支架的生物力学性能进行检测，本文设计并搭建一种组织工程血管支架的生物力学性能综合测试平台，该平台可在一套测量装置中实现爆破压、顺应性以及渗透性的测量。
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Nikalson等在血流条件下在聚合物管道 上构建血管
Niklason 等注意到在类似活体内或者能 够经历自然形成阶段等外环境条件下能 够更好的形成血管移植物
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Hemothes膨体聚四氟乙烯人工血管
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2、支架材料 天然材料
支架材料 人工合成材料 复合材料
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2.1 天然材料 天然生物降解材料是指来源于动植物或人
可以分为造血干细胞、骨髓间充质干细胞、 内皮祖细胞、神经干细胞、表皮干细胞、 脂肪干细胞等，适用于组织工程血管构建 的有内皮祖细胞和骨髓间充质干细胞
自体移植的成体干细胞可以避免免疫排斥 的问题，分离使用成体干细胞不存在伦理 社会问题
动物体内多种纤维组织（心包膜、筋膜等） 内脏平滑肌器官 小肠黏膜下层(small intestinal submucosa,SIS)
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2.2 人工合成高分子生物材料 优点 可预先设计和调控，降解完全，可避免异 物刺激所引起的不良反应 生产重复性好，可大批量生产
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缺点 缺乏生物信号和功能基团，与种子细胞
体内天然存在的可生物降解的大分子。
应用于组织工程血管研究的天然生物材料 包括甲壳素、葡聚糖明胶、胶原蛋白、弹 性蛋白、多聚氨基酸、多肽、透明质酸及 其复合物、某些组织的脱细胞基质等。
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优点 本身包含许多生物信息，能够提供细胞所
需的信号
与细胞亲和性强，能为细胞提供近似体内 的发生发育的细胞外基质支架条件，能使 细胞聚集成组织，控制组织结构，调节细 胞表型
的黏附性较差 在材料降解过程中，会产生一些酸性物
质，对局部会产生一定的影响
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血管组织工程应用的人工合成可降解材料 有聚羟基乙酸(PGA),聚乳酸(PLA),聚L-乳 酸(PLLA)及上述材料的共聚物(PLGA),聚 羟基烷酸酯(PHA)、聚-4-羟基丁酸(P4HB) 等。其中作为血管支架材料应用最多的是 PGA和PLGA。
极低的免疫排斥反应，良好的顺应性
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现在应用较多的脱细胞血管基质材料均富 含胶原，保持着胶原纤维、弹性蛋白等结 构蛋白的构象和原有的排列分布，力学性 能及强度与脱细胞前相似。
胶原支架用碳-二酰亚氨交联后，抗降解能 力增强。种植成纤维细胞时细胞黏附、增 殖能力强。
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脱细胞基质支架材料
聚乳酸(PLA) 优点：无毒害作用 缺点：缺乏良好细胞亲和性能
聚ℇ-己内酯(PCL) 具有良好的亲水性
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2.3 复合材料
人工合成材料的优点是它们的强度、降解速度、 微结构和渗透性均可在生产过程中进行控制
天然材料的优点则在于包含有生物信息(如特殊 的氨基酸序列)，可促进细胞吸附或使细胞保留 分化功能
基本原理：
种子细胞
生物反应器
细胞-生物材料复合物
植入人体
支架材料
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组织工程化血管是利用组织工程学方法， 用血管种子细胞(内皮细胞，平滑肌细胞) 与相关细胞外基质(支架材料)复合，以构 建从形态到功能都接近活体血管的组织工 程化血管。
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组织工程血管应具备以下条件：
具有或模拟体内血管壁三层结构 具有生物相容性，不易产生血栓，不易
目前用于构建组织工程血管的种子细胞主 要分自体血管壁细胞和干细胞两大类
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3.1 自体血管壁细胞
3.1.1 静脉内皮细胞 从体内非必须血管或者人脐静脉内皮，一
般采用酶消化法 静脉内皮获取的方法已经成熟，但是在体
外培养中容易老化，表型和功能容易丢失， 细胞增殖能力和活性等因人而异，而且， 体外培养扩增的时间较长，难以达到血管 构建种子细胞的要求
通过合成材料与天然可降解高分子材料复合， 可以在保持支架材料的力学强度及降解行为不 变的前提下，获得具有生物活性的表面
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3 种子细胞
正常的血管壁有内膜、中膜、外膜构成。 内皮细胞（单层）
内膜 内皮下层
中膜
平滑肌细胞（多层环形排列） 细胞外基质
外层
疏松结缔组织
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内皮细胞和平滑肌细胞是血管的重要组成 成分，因此是组织工程化血管种子细胞的 主要研究内容
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PGA的吸收和代谢机制已经明确并具有 可靠的生物安全性，但PGA降解速度过 快
最典型的共聚物是羟基乙酸(GA)和乳酸 (LA)形成的无规则共聚物-聚乳酸聚羟基 乙酸(PLGA)。PLGA共聚物的降解速度 可根据需要通过调整两种单体的比例来 加以控制。
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PGA血管支架（胶原包埋）
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内皮祖细胞
成体干细胞
骨髓间充质干细胞
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3.2.1 胚胎干细胞（Embryo stem cells,ESCs） 胚胎干细胞存在于哺乳动物发育的早期， 是指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体 外抑制培养而筛选出的细胞
具有“发育全能性”，还具有持续增殖而 不分化的能力
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3.2.2 成体干细胞 成体干细胞按照其来源和分化方向的不同
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3.1.2 血管平滑肌细胞
取材时损伤较大 伤口容易感染 获得的细胞在体外培养下容易丧失平滑肌
细胞表型 容易衰老263. 干细胞（Stem cells）
干细胞具有能自我复制、多向分化的潜能， 且增殖能力强，具有稳定传代的功能。因 此成为理想的组织工程种子细胞。
胚胎干细胞
干细胞
血管组织工程
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目录
1 绪论 2 支架材料 3 种子细胞 4 生长因子的引入 5 生物反应器 6 展望
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1、绪论
组织工程学（tissue engineering）是一门工 程学与生命科学相结合的边缘科学，是在体 外构建具有生物活性的生物替代物，用于替 代、修复或改善人体各种组织器官形态和功 能。
发生免疫排斥反应 具有生物学特性，如对药物刺激有收缩
性 具有血管的力学特性，即有粘弹性并能
承受一定的压力
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1986年，Weinberg CB等最早应用自 体来源的平滑肌细胞、成纤维细胞、内 皮细胞构建了复合的组织工程化血管， 但血管强度无法满足回植要求
L’ heureux等人在 vitamin C存在条件下, 通过培养间充质细胞(平滑肌细胞和成纤 维细胞)提高了移植物的机械强度, 构建 了一个具有类似生理血管的脱细胞基质 (脱细胞基质是成人皮肤的脱水产物)。