国外人造血管的发展_敖伟

国外人造血管的发展

敖　伟　陈南梁 (东华大学,上海,200051)

摘　要:叙述了人造血管的产生、性能要求、采用的材料和一般的加工方法,并介绍了国外人造血管发展状况,以及目前存在的问题和将来的发展方向。

关键词:人造血管,医用纺织品,发展,国外

0　引言

当人体的某部分器官或组织因病变或损坏而失去功能时,就需要进行器官移植。如当血管由于动脉硬化、血管老化或破损等原因而不能正常工作时,需进行血管移植。由于异体器官强烈的排异作用、来源少、价格昂贵等原因,使得人造器官成为合理的代替品。因而人造血管在血管移植方面发挥着重要的作用。

1　人造血管的产生

早在40年代,Hufnaged就开始研究生物体血管的移植,当时限于条件,只能采用硬质塑料管代替血管植入生物体内,由于严重的凝血反应,实验没有一例获得成功。1952年Voorhees在一次实验中偶然发现植入生物体内的真丝缝线上覆盖有一层内皮细胞,他设想假定植入生物体内的织物也发生同样的现象,就能避免血液和植入物的直接接触从而防止凝血现象的产生,这就为人造血管的发展提供了思路。

2　人造器官的性能要求

为制造具有实用性的人造血管,首先要明确人造血管的性能要求。它必须具有良好的生物相容性及一定的机械性能。生物相容性方面,要求其不引起异常的免疫、排异和过敏反应,对细胞的生长无不良影响,没有致畸、致变作用。机械性能方面,要求其具有较高的缝接强度;一定的弹性;其变形能力应和所替代的器官或组织相一致;具有长期使用的稳定性,无明显的生物降解现象;结构和几何形状无明显改变;其表面具有一定的粗糙度,以利于周围细胞的成长。

3　采用的材料和加工的方法

目前人造血管使用最多的原料是聚酯、聚四氟乙烯纤维,这是因为它们结构稳定性好,在体内可长期工作而不发生降解。

内径大于10mm的人造血管一般用机织物或针织物制成,前者结构稳定,后者弹性较好。血管的管壁必须保持适当的紧密程度,并具有一定的孔洞,这样周围组织就能附在血管外壁并通过管壁向内生长,使血管内壁覆盖一层薄薄的内皮细胞。同时为了保证具有一定的伸缩性能和较好的密封性能,人造血管一般都做成波纹状。接口处周围组织会通过接口处内壁从而加强密封性,血液流经时不会发生凝血和渗漏现象。

内径小于10m m的血管,因上皮细胞在内壁的生长可能会影响到血液的正常流动,故上述制造方法不适用。内径为6mm～10mm的人造血管一般用具有微孔效应的聚四氟乙烯制成,因它本身具有很好的生物相容性和防凝血性,不需要通过内皮细胞的覆盖来防止凝血现象。直径6

—

1

—

2000年第12期 产业用纺织品

mm 以下的人造窄腔血管,由于阻力增大血流受到限制,因此,窄腔血管内壁必须设计成微结构表面,使内皮细胞在表皮上依附,非织造织物的组织符合这一要求。Annis 利用静电作用,将聚氨酯和丁二醇的共聚物从其溶液中萃取出来,使纤维状沉积在一回转轴上,堆积成厚约500μm 的管状物。动物实验表明,用该材料所制的人造血管在使用过程中内壁会形成一层极薄的内膜,厚度在5μm 左右,不影响正常的血液流动。

机织方法可加工成直径8mm 以上的人造血管,空隙度低于经编血管,但较硬挺,一般常用于心脏周围高压区域内的血管置换。针织的人造血管具有多孔结构,易于与人体组织相容,但也会引起移植时血液渗出,因而在编织中将其内外表面拉绒来填满孔隙。

4　最近国外人造血管的发展状况

4.1　改善弹性和弹性恢复率的人造血管

日本将弹性纱和非弹性纱用针织和编织的方法制成人造血管,具有天然血管那样弹性的管状组织,已经克服了通常遇到的植入人体的血管由于持续搏动的血液流动产生的液体压力而变质的危险。其主要的特点是:弹性纱线通过喷气的方法被缠绕使纤维产生卷曲。当管状组织形成后,管内外表面的纱线就形成大的线圈。因为这些线圈很容易相互缠结,因而圈状纤维同样会有卷曲。

这种人造血管采用单一组分或多种组分的涤纶弹力丝,这种纱线既可单独使用又可与其他形式的纱线结合起来使用。弹性纱的伸长性能是很重要的,低于90%伸长的弹性纱的弹性回复率不应低于5%,经膨化处理后卷曲伸长率不应低于200%,在300%～600%之间效果最好。由于将具有良好的伸长性能的弹性纱织入管状组织,因而这种人造血管植入人体后在血管持续搏动时不易失去弹性。另外,由此方法纺纱和编织后,纱线会形成圈状和卷曲,使血管具有良好的渗透性和一定的紧密程度。

弹性纱只要求它们具有良好的稳定性,以涤纶丝和聚四氟乙烯为好。

这样的管状组织对血液有较好的渗透性。直

径在4mm ～30mm 之间的人造血管都能有效地工作,对水的渗透性应达到120m mHg 压强下为500cc /(min ·c m 2)～3000cc /(min ·cm 2)。如果必要的话,管状组织还可经过传统的表面处理如骨胶化、蛋白化、拼贴或细胞纤维化,使其具有更好的生物相容性。

4.2　用纱线缠绕的聚四氟乙烯人造血管

美国新泽西州奥克兰医疗研究所研制出一种外部用聚四氟乙烯丝束缠绕的微孔聚四氟乙烯管(见图1)。这种人造血管有很大的拉伸力、较小的撕裂传递性,缝接处强力和抗挤压性能也有所提高。

图　1

聚四氟乙烯由于其卓越的生物相容性,很少产生血凝块,尤其适合作植入人体的人造血管。血管由经膨化的聚四氟乙烯制成,它们能长期与人体组织结合,血液渗透性较好,且具有微孔结构,允许天然组织生长和细胞新陈代谢。

然而微孔结构增加了沿管长度方向上撕裂传递的危险性,尤其是在缝合洞的植入过程中和缝线的抽出过程中。为解决这一问题,采用聚四氟乙烯丝束螺旋地缠绕在膨化的聚四氟乙烯管外部形成复合结构,卷绕的密度可调节,丝束经热处理和压力装置粘附于管壁。另外,可在相反方向上交叉地缠绕另一根丝束。这种结构有较高的横向拉伸强力和纵向缝合强力,从而减小了撕裂的可能性。

4.3　采用具有高度热收缩性能的纱线制成的人

造血管

尽管用针织的方法制成的人造血管具有天鹅绒的表面,但还是对血液的渗透性太大。以前的工艺曾用过针织的收缩或采用膨胀试剂增大密度的方法,但这样会破坏织物中的纱线而降低其机械性能。

意大利开发了一种具有创造性的人造血管

—2— 产业用纺织品 第18卷总第123期