纺织人造血管的研究与发展

纺织人造血管的研究与发展

【摘要】：简单介绍了人造血管材料的发展及人造血管的研究现状，分析了人造血管研制及使用中存在的主要问题，指出了今后研究的重点。

关键词：人造血管纺织研究发展

前言

随着社会的发展，人类文明的进步，健康越来越受到人们的关注。在全球，每年都有数以万计的人由于身体某部分器官的老化、损伤、病变等多方面原因而必须更换，人体内的血管也不例外。由于各种原因，异体血管的移植根本无法也不可能获得足够多的符合要求的人体血管，为此，必须研制和生产医用人工血管以满足手术之需。

“纺织人造血管”系采用高分子化合物的纺织材料，通过纺织机械，应用纺织技术制成的管状物体，再经造纹处理形成360°可弯曲，而不会发生扭曲和萎陷的柔软的螺旋形纺织管状织物。它的功能是当人体血管阻塞、创伤断裂、动脉缩窄或患动脉瘤需切除时，可用相应口径的人造血管接上，以挽救人的生命[1]。

因此，研制和发展我国自己的纺织人造血管具有十分重要的意义。

1 人造血管材料的发展

人造血管的研制开始于20世纪初，各国学者首先采用金属、玻璃、聚乙烯、硅橡胶等材料制成的管状物进行大量动物实验，但因其易在短期内并发腔内血栓而未能在临床上得到广泛应用。1952年Voorhees[2]首先研究将维纶制成人造血管，改变了以往人工血管管壁的无通透性。接着，Voorhees,Blakemore以及Jaretzki做了大量的临床实验，研制了带有网孔的人造血管，这是血管代用品发展史上的一个里程碑。随着纤维材料和医学生物材料的不断发展，继Voorhees 之后，各国工作者研究出各种材料，各种加工方法生产的空隙的人造血管并用于动物实验和临床。随后，专家们测试了很多材料，如PVC,PAN,丝绸，尼龙以及粘胶纤维[3]。PAN和尼龙制得的人造血管会在体内退化，因此这两种材料很快被淘汰。

目前人造血管使用最多的原料是合成纤维，如聚酯、聚四氟乙烯纤维，这是它们结构稳定性好，在人体内可长期工作而不发生降解。

2 人造血管的研究现状

2.1国外人造血管的研究现状

国外人造血管经过一个长时期的发展已趋于成熟，目前，已经开发了成型的移植无缝管状人造血管，并且可以随着长度逐渐改变直径。这种形状和直径的变化是通过不断改变经纱根数，使用计算机控制的提花织机来完成的。这种技术省略了织造后加工的过程，尤其适用于如分叉织物的织造。在拉舍尔经编针织机上可织造管状和交叉管状人造血管。目前许多研究正集中在半导体纤维的应用，特别是在可吸收的双组份纤维、表面改性和三维支架的应用上[4]。

2.2我国人造血管的研究现状

近年来，我国对人造血管的研制和开发所取得的成效和突破主要表现在以下几个方面：（1）人造血管的生物力学性能表征。在我国，虽然上世纪60年代就自行开发了第一代的真丝人造血管，但目前市场仍以进口人造血管为主。影响产品开发的因素固然是很多方面的，但对人造血管的生物力学基本性能研究严重匮乏是主要原因之一。（2）开发了经不同之辈工序加工的系列经编人造血管，并且从人造血管的整体层面和单纤维层面的纺织结构和力学性能，对人造血管的管壁结构和性能的变化进行了研究。（3）近年来，随着人们对生活质量要求的提高，医学模式的转变，外科治疗原则的总体趋势也开始想微创简捷的方向发展。针对冬梅扩张性疾病，国内出现了微创的血管腔内疗法，其原理是通过血管内植入金属支架，人造血管复合体移植物，从而将病变段血管隔绝于正常循环血流之外。该疗法创伤小，恢复快，并发症小，具有简捷微创、疗效确实的优点[5]。

3 人造血管研制及使用中存在的主要问题

3.1制约我国人造血管研制的主要因素

据调查，现在我国各大医院的临床手术中，所采用的人造血管多为进口。

基于这种情况，分析限制我国人造血管研发的因素主要有3个方面[6]。一是我国高分子材料发展的限制，如用于小直径人造血管开发的聚氨酯类产品，用于血管组织工程基布的具有良好生物性能的可降解材料的发展都不尽人意。

二是各行业之间缺乏良好的合作，人造血管的研究开发是一个涉及材料工程、生物工程、医学和纺织工程等各个学科的交叉学科，需要各个学科专门人才突破行业间的隔阂，密切合作，共同眼界，才能取得较大进展。

其三，缺乏对人造血管生物力学性能表征的研究，在研究开发过程中没有合适的测试手段对产品的质量进行体外检测和评价，只通过短期的动物实验进行研究。

3.2人造血管使用中存在的主要问题

纺织人造血管由于加工和后整理方面的原因造成的血管质量问题主要表现有：渗血严重、抗脱散性能差、自我支持结构不良、易塌陷、纵向和径向的顺应性差等。最大孔径与抗渗透性是实现手术中不渗血和手术后细胞生长的基本要素。织物的渗透性和织物的密度，组织结构以及所用纱线的结构都有很大的关系。目前国内制造的人造血管中存在的重要问题是织物的抗渗透能力还比较差。虽然通过种种方法以后，织物的厚度有的可以达到要求，但渗透性依然是今后研究的重要方面。

因此必须充分认识国内外人造血管研究的差距和限制我国人造血管发展的制约条件，加大我国产品开发的力度，尽早实现系列产品的国产化[7]。

4 人造血管今后研究的重点

4.1解决小口径人造血管通畅率的技术

理想的人造血管应有良好的组织相容性、抗血栓性、物理稳定性、抗感染性和便于外科医生使用。小口径人造血管存在的主要问题是人造血管完全没有抗血栓性，血液流经内腔时，由于血流量小，流速慢，在人造血管腔面易形成附壁血栓，随之血凝亢进，血流更缓慢，血栓层增厚，最终导致人造血管闭塞。晚期平滑肌的过渡增生使内膜增厚，小口径血管腔变得更窄，也是造成血管重建失败的一个主要原因[8]。

4.2改进生物材料表面与血液的相容性

增加聚合物表面亲水性，可降低聚合物与血液成分的相互作用。聚合物表面亲水性提高，可使其界面自由能降低，血浆蛋白量少且易分解，从而阻止血栓形成。聚合物表面的亲水性可通过多种方法得以提高，其中在表面接枝聚环氧乙烷侧链已证明是一种有广泛前途的方法。