聚氨酯人工血管改性促进内皮化研究进展

聚氨酯人工血管改性促进内皮化研究进展

作者：程戈付慧莉

来源：《数码设计》2017年第05期

摘要：动脉粥样硬化引起的心血管疾病已成为人类健康的巨大威胁，血管移植作为治疗这类疾病的有效手段被广泛应用.聚氨酯由于其良好的水渗透性、血液相容性和与天然血管相匹

配的顺应性，被视为制作血管移植物的优势材料.然而，作为小口径人工血管时，血管内壁常

伴有血栓形成和内膜增生等问题，为了解决这些难题，对聚氨酯人工血管进一步改性，提高生物相容性，实现内皮化，是国内外研究者的主要研究方向.

关键词：聚氨酯；人工血管；内皮化；改性

中图分类号：TQ323.8 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2017）05-0026-03

Abstract：The cardiovascular disease caused by atherosclerosis has become a huge threat to human health，vascular transplantation as an effective means of treatment of these diseases is widely used. Polyurethanes are considered to be the dominant material for the production of vascular grafts due to their good water permeability， blood compatibility and compliance with natural blood vessels. However， as small-diameter artificial blood vessels，vascular walls often accompanied by thrombosis and intimal hyperplasia，in order to solve these problems， further modification of polyurethane artificial blood vessels， improve biocompatibility， to achieve endothelialization， is the main research researchers direction.

Keywords：polyurethane； vascular graft； endothelialization； modification

引言

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）指动脉内膜聚集黄色粥状脂质代谢物，导致动脉壁

变厚变硬，血管壁狭窄.是冠心病、脑梗死等血管疾病主要诱发原因，发病率与死亡率在全球

范围内历年增高[1-2].血管移植术是这类疾病的常用治疗手段，国外这种手术更为普遍[3].可供移植的血管类型有很多，自体静脉血管数量多、易寻找，而且不引发排异、凝血等现象，机械性能和生物相容性好，被称为血管移植的“最佳准则”[4].自体移植材料源自患者本身，在取材

时易造成二次伤害，当患者无法承受二次伤害时，常用人工血管作为代替物.自1952年Voorhees首次应用涤纶树脂（Polythylene Terephthalate，PET）人造血管移植于犬的腹主动脉

成功以来，人工血管的研究与发展已有近60年历史，其材料有天然生物材料如丝素蛋白、细

菌纤维素、胶原等，合成材料如涤纶（PET）、膨体聚四氟乙烯（Expanded Polytetrafluoroethylene，ePTFE）和聚氨酯（Polyurethane，PU）等[5]。

目前，膨体聚四氟乙烯（ePTFE）和涤纶（PET）制作的大口径人工血管移植达到预期的效果，但是小口径人工血管（

1 聚氨酯人工血管

PU是带有-NH-COO-特征基团的杂链聚合物，由软段多元醇（聚酯、聚醚等）和作为硬段的异氰酸酯与小分子扩链剂（二元醇、胺）聚合组成，用扩链剂可以提高分子量[8].

软段与硬段的化学性质和结构不同导致聚氨酯内部微相分离，改变软段与硬段的种类和比例可以调节聚氨酯的玻璃化温度（Tg）、熔点、弹性模量、抗张强度和吸水性等多种性质[8-10].聚氨酯人工血管的制备方式有很多，研究最多的有两种方法：

1.1 冷冻干燥法

将室温大气压下的聚合物溶液（溶剂/溶质/蒸汽）急速冷冻，变为固体混合物（冰/溶剂），保持冷冻状态减压到相点（冰/溶剂/蒸汽）以下，慢慢升温升华除去溶剂，得到多孔材料[11]。

Gao等[12]利用冷冻干燥法，将聚醚型聚氨酯（质量分数8%）和聚硅氧烷改性聚氨酯（质量分数20%、30%）共混注入玻璃模具中，制成内径1.6 mm、壁厚2 mm孔径分布均匀的小口径PU人工血管。

Wang等[13]用冷冻干燥法制得三种内外表面性质不同，内径为1.5 mm的PU人造血管，各取一厘米分别植入大鼠的肾下腹主动脉中，观察2 W、4 W、8 W时的情况，证明了内皮细胞会跨越吻合端向人工血管中间生长。

1.2 静电纺丝法

将高压电场施加在喷雾嘴和接受装置之间，使聚合物溶液或熔体在电场力的作用下克服表面张力，在纺丝喷头毛细管尖端形成射流，由于静电斥力和表面张力的存在，射流沿不稳定方向螺旋旋转并被拉伸数千倍，随溶剂挥发，射流固化形成亚微米至纳米级超细纤维[14]。

贺薇等[15]使用静电纺丝法，制备出内径4 mm，平均孔隙率为（51.48±4.47）%，轴向抗拉强度为（5.85±0.62）Mpa，具有三维网状结构的PU人工血管。

Punnakitikashem等[16]将生物可降解弹性聚氨酯脲与药物双嘧达莫共混，用静电纺丝技术制成的人工血管在满足生物功能的同时，拉伸应变强度与人类冠状动脉相似。

Yu等[17]将热塑性聚氨酯与丝素蛋白混合，通过静电纺丝技术，制备出具有有规内层和无规外层的聚氨酯/丝素人工血管，并在其表面发现超细纳米纤维和纳米网结构，这种特殊结构可以有效增加细胞粘附和迁移的表面积。

Wong等[18]将弹性蛋白和胶原加入到PU静电纺丝液中，制得的人工血管与PU人工血管做对比，发现共混后的PU人工血管的应力峰值从7.86 MPa提高到28.14 MPa，平滑肌血细胞