非織造材料人造血管的生產、特點和應用

非織造材料人造血管的生產、特點和應用

第一根人造血管產生于20 世紀50 年代早期。隨著外科手術的不斷進展,現在對發生病變的大、中、小動(靜) 脈的治療已成為一種常規手術。當人體的血管因病變或損壞而失去功能時,就需要進行血管移植。由于異體血管強烈的排異作用、來源少、價格昂貴等原因,使得人造血管在血管移植方面發揮著重要的作用。

人造血管是多孔結構,可使細胞生長并覆蓋在其表面上,從而制成具有生物活性的血管。作為輸送血管的主管道,用人造血管代替人體血管,除必要的耐消毒性、生物安全性外,還要求物理化學性能穩定、網孔度適宜、有一定強度、易彎曲、不吸癟、耐體內彎曲和壓力。做移入手術時,要求縫合性好,與人體組織能迅速結合。

人造血管通常用的纖維是聚酯和多孔聚四氟乙烯。它們結構穩定性好,在體內可長期工作而不發生降解。其最重要的性能是孔洞性、適應性,具有良好的手感和縫合性能、愈合性能(即組織能迅速生長) 、力學和化學穩定性(即良好的拉伸強度和抗斷裂破損性能) 。

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近年來非織造人造血管因其具有毛絨外觀,有利于白蛋白附著,能促進假內膜生成,其應用非常受人重視。如采用聚四氟乙烯纖維和聚酰胺纖維經RONTEX針刺工藝加工制造的人造血管、人造食管等。

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內徑大于10 mm 的人造血管一般用機織物或針織物制成,前者結構穩定,后者彈性較好。內徑為6 mm～10 mm 的人造血管一般用具有微孔效應的聚四氟乙烯制成。目前對于大直徑人造血管,從材料的選擇到生產技術各環節中,在設計和發展方面存在的主要問題已基本解決。但是用于替換血管直徑低于6 mm 的各種產品成功率都很低[8 ] 。直徑6mm 以下的人造窄腔血管,由于阻力增大血流受到限制,因此,窄腔血管內壁必須設計成微結構表面,使內皮細胞在表皮上依附,非織造材料的組織符合這一要求。

非織造人造血管可采用凝固藝以共聚醚氧甲酸酯脲為原料生產的內么為4mm的人造血管,首先將一根直徑為4mm的玻璃棒浸入聚醚氨甲酸酯脲溶液中，再浸入水中使聚合物沉淀，干燥后，玻璃棒形成一層可移動的網關物。重復以上過程，最后將制成具有和海綿類似的空洞結構的非織造型人造血管。

近年來出現了各種非織造微孔人造血管生產技術,具體工藝是采用靜電紡絲法或噴絲成形法卷繞到一旋轉的芯軸上,卷完一層后沿螺旋線的方向反向,直至達到所需的壁厚。Annis 利用靜電作用,將聚氨酯和丁二醇的共聚物從其溶液中萃取出來,使纖維狀沉積在一回轉軸上,堆積成厚約500 μm 的管狀物。動物實驗表明,用該材料所制的人造血管在使用過程中內壁會形成一層極薄的內膜,厚度在5μm 左右,不影響正常的血液流動[10 ] 。纖維螺旋線的方向與軸線的夾角α是可以控制的。α角是一個重要的工藝參數,它影響人造血管的各向異性和抗扭結性能,α角增加時抗扭結性能提高。通過檢測由不同卷繞角制成的人造血管,據研究報道卷繞角為45°時,人造血管的模量增加,其泊松比與生理壓力作用下的回腸動脈的泊松比近似匹配。