仿生血管多层及双取向支架的制备及其对血管再生的促进作用

Cardiovascular disease remains to be one of the main threats to human health and life. While currently used artificial blood vessels are inefficient in replacing native small-diameter blood vessels (inner diameter < 6 mm), but prone to causing thrombosis, intimal hyperplasia and compliance mismatch, etc. Due to the structural and functional similarity to native blood vessel, tissue engineered blood vessel is an effective way to solve this clinical problem. In this proposed study, multilayer electrospinning technology, combining methods such as coiling and folding, will be used to prepare the biomimic nanofiber vascular tissue engineering scaffold, so as to mimic the multilayer and dual-oriented structure of native small diameter blood vessel and to guide smooth muscle cells and endothelial cells to form native blood-vessel-like anisotropic orientation by contact guidance effect. Moreover, the promotion effect of the biomimic tissue engineering scaffold on vascular regeneration in vitro and in vivo will be further investigated. Which aims at the bionic design and properties optimization of small diameter artificial blood vessels and providing guidance for scaffold design the clinical application of tissue engineered blood vessels.

心血管疾病是目前人类健康和生命的主要威胁之一。而目前用于临床的人工血管不能有效替换小尺寸血管（内径<6 mm），反而容易引起血栓形成、内膜增生及顺应性不匹配等问题。组织工程血管具有与天然血管相似的结构和功能，是解决这一临床问题的有效途径。本项目提出通过多层静电纺丝技术，结合卷曲、折叠等方法来制备仿生天然血管结构的纳米纤维组织工程支架，以实现对天然小尺寸血管的多层结构和双取向结构的模拟，并利用其接触引导效应引导平滑肌细胞和内皮细胞形成类似于天然血管的仿生结构。其次通过体外细胞实验和体内动物实验研究仿生支架对血管再生的促进作用，以达到小尺寸人工血管的仿生化设计和性能优化的目的，为仿生血管组织工程支架的设计和临床应用提供借鉴。

小尺寸血管替换物的开发是目前人工血管临床应用中亟待解决的难题之一，通过模仿天然血管的多层结构和功能而构筑的仿生多层血管组织工程支架是解决这一问题的有效手段之一。在本项目的资助下，筛选了PCL、PLGA、明胶等材料，合成了聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物（PCE），利用不同的高分子材料组合方案，结合静电纺丝技术和卷曲、折叠等操作，分别制备了双层双取向仿生支架、三层双取向支架和双层双取向大孔径支架等仿生组织工程小直径管状支架；研究了纺丝参数对纤维直径、双取向、双层或多层结构、力学性能和亲疏水性等性能的影响规律，并最终确定了不同方案制备管状支架的材料组合。通过体外细胞实验证明了纤维取向结构及仿生管状支架空间结构对内皮细胞、平滑肌细胞等的接触引导作用。为了更好模拟天然血管所处力学环境刺激，设计了双循环灌流培养系统，考察了双循环灌流培养系统参数与天然血管力学微环境的构效关系；并将此系统应用于所制备的管状支架的体外动态灌流培养及组织工程化研究，初步证明了系统的可用性及功能性。通过1月的动态培养，管状支架具备了类天然血管的弹性，2月动态培养后，支架基本能保持双层和取向结构，同时也观察到明显的材料降解。在此基础上设计并正在实施一系列动物实验以验证仿生管状在体内作为小尺寸血管替换物的应用潜能。.在本项目研究期间，发表了SCI期刊论文1篇，正在撰写SCI期刊论文2-3篇；已申请国家发明专利2项，获授权国家发明专利1项，正在撰写国家发明专利申请1项。共培养硕士研究生5人，其中1人已取得硕士学位，4人正处于培养环节（在读）。