细菌纤维素基人工胆管的制备及性能调控

In recent years, artificial blood vessels, artificial joints, heart valves, hernia patch and other substitutes have been used in clinical and fully demonstrated the great superiority of repairing organ damages, however, artificial bile duct was still significantly lagged behind. In this project, polytetrafluoroethylene will be used as the inner tube supporting material of the artificial bile duct, and the soft and elastic bacterial cellulose tube will be wrapped the outer layer. In order to reduce the risk of bile duct scar stricture at the suture site, the nanosphere contained release of basic fibroblast growth factor will be carried out on the outer surface of the bacterial cellulose tube to inhibit scar hyperplasia. Finally, a new artificial bile duct with a smooth inner wall, outer wall without pores, easy suture, and certain mechanical strength will be developed to solve some clinical problems. This project is committed to explore new Fermenting device for prepare tubular bacterial cellulose; clarify the slow-release mechanism of growth factor in nanoparticles. In conclusion, this project, not only offers a new way for the development of tubular bacterial cellulose, a new idea of building high-strength artificial bile duct, but also promotes the development about intersection of polymer materials science, biological chemistry, tissue engineering and other disciplines, which will also promote the rapid development of biliary surgery.

近年来人工血管、人工关节、心脏瓣膜、疝气补片等替代物已应用于临床并充分显示其修复器官损伤的极大优越性，但人工胆管的研究仍明显滞后。本项目选取了聚四氟乙烯作为人工胆管的内管支撑材料，软而富有弹性的细菌纤维素管包裹外层。为了降低修复手术后在缝合处易发生胆管瘢痕狭窄的风险，将在细菌纤维素外管表面通过固定技术完成载有碱性成纤维细胞生长因子的纳米微球搭载，以抑制瘢痕增生。项目最终制备一种能忍受胆汁的刺激，内壁光滑，外壁无孔隙，且便于缝合，有一定的机械强度的新型复合人工胆管，探索发明一种发酵管状细菌纤维素的新工艺方法，阐明纳米微粒中生长因子的缓释机理。本项目的开展，不仅为开发管状细菌纤维素提供新的方法、为构建高强度人工胆管打开新的思路，还能促进高分子材料科学、生物化学、组织工程学等学科的交叉发展，也必将推动胆道外科的迅猛发展。

本项目自启动以来，至今历时三年，课题组按照项目所提出的实施内容开展研究工作，目前已顺利完成研究计划，即选取了聚四氟乙烯作为人工胆管的内管支撑材料，软而富有弹性的细菌纤维素管包裹外层，利用细菌纤维素天然的纳米网络结构，可以很好的提高胆管的生物相容性。在细菌纤维素的培养发酵过程中，在其培养基中加入甲壳素纳米晶须，以提高其力学性能，防止外力使导管发生较大的变形，并能承受缝合时所受的拉扯力，以提供良好的临床操作性。为了改善两层材料之间的相容性，对聚四氟乙烯管的外层进行等离子体改性，通过复合工艺和等离子体改性技术以及动物植入性实验评估等以期获得性能优良的复合型胆管替代物。另外，在细菌纤维素外管表面通过固定技术完成缓释碱性成纤维细胞生长因子的搭载，以抑制瘢痕增生。本项目按照原有的研究计划，基本完成研究目标：第一，制备了一种能忍受胆汁的刺激，内壁光滑，外壁无孔隙，且便于缝合，有一定的机械强度的新型复合人工胆管，优化管状细菌纤维素发酵工艺参数及等离子表面处理参数，制备的复合人工胆管，除了能进行手术缝合及无胆汁渗漏外，植入动物体内后有一定机械强度，无炎症，利于细胞增殖与生长，无毒性，组织相容性良好，能达到临床体内植入标准；第二，建立了一种新型的生长因子缓释体系，优化制备凝胶纳米微球的配方，揭示微球投料配比、微球形态、粒径分布等因素对生长因子释放性能的影响，探明纳米微球中生长因子的缓释机理。部分阶段性成果目前已在国际期刊发表论文6篇，其中，以第一作者发表2篇，接收1篇，以上论文均被SCI收录，授权国家发明专利3项，其中第一发明人1项，基本完成申请书中预期研究成果目标。