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摘要随着人类生活节奏的加快及饮食作息的不规律，心血管疾病患者越来越多，血管替代或血管搭桥手术是治疗动脉疾病或静脉疾病的有效手段，因此临床上对人工血管的需求日益增加。然而，直径小于4mm的人工血管的研究开发却面临极大的挑战，主要原因是小口径人工血管直径太细，血液流速较慢，易发生堵塞，长期畅通性低，因此如何提高小口径人工血管的生物相容性和血液相容性从而保证小口径人工血管的通畅性，成为小口径人工血管研究开发的最重要的问题。本论文针对小口径人工血管的制备和性能开展了一系列探索性研究，旨在通过人工血管表面结构和表面化学的调控，促进内皮细胞的黏附与增殖，从而促进内皮化的快速完成，提高生物相容性。另一方面，也希望通过药物的搭载，改善局部的人工血管材料的血液相容性，避免血栓的形成，从而保证人工血管功能性的发挥。<br>　　基于以上目的分别研究了血管表面微纳复合结构对内皮细胞的影响；基于人工血管的结构优化模拟了天然血管的力学性能并研究了其功能性；通过对膨化聚四氟乙烯（ePTFE）人工血管进行功能性改性，提高了ePTFE人工血管的快速内皮化和抗凝血性能。具体研究内容简述如下：<br>　　（1）现有人工血管材料所能提供的支架环境大部分都处于二维环境，而细胞所处的环境维度对细胞行为具有较大影响。本论文通过结合静电纺丝技术和微热压技术，制备具有微纳复合的图案化表面结构（局部的三维微环境），该方法既不破坏纳米纤维的多孔结构，也保留了支架表面微米结构，旨在通过接触诱导效应，调控内皮细胞的行为。内皮细胞在原始的纤维薄膜表面铺展面积小于在其在热压纤维薄膜表面的铺展面积，纤维薄膜经过微热压后，其杨氏模量和薄膜硬度都有了一定提高。微热压后的纤维薄膜表面同时具有微米结构和纳米纤维结构，内皮细胞通过感知表面微米结构，沿样品表面分布排列。通过对比不同微米图案表面的内皮细胞分布状态，光栅微结构表面的内皮细胞沿着光栅方向分布生长，圆孔阵列微结构表面的内皮细胞围绕圆孔阵列进行生长，三角阵列微结构表面的内皮细胞围绕三角阵列分布生长，说明表面微米结构可以影响内皮细胞的生长分布。通过内皮细胞CD31蛋白免疫荧光染色结果得知，内皮细胞在微纳复合结构的表面蛋白表达正常，内皮细胞生长状态良好。同时，对比从10μm至200μm的不同尺寸的微结构发现，小于30μm的微米结构对内皮细胞的分布排列影响较小，而30μm至50μm的微结构表面内皮细胞的增殖速度最快。研究结果表明：合适的微纳复合结构对内皮细胞粘附和增殖有促进作用，该部分研究意味着人工血管材料表面的微观结构设计至关重要。<br>　　（2）小口径长期通畅性遇到的重要问题之一是吻合口狭窄问题，而造成这一问题的根本原因则是由于人工血管材料的力学性能与天然动脉血管的力学性能严重不匹配，造成移植后在外界刺激下，吻合口处过度增生。因此，如何制备出与天然血管力学性能相近的人工血管成为解决上述问题的关键。人工血管的表面结构不但影响细胞行为，也能影响其力学行为。天然血管由于其血管壁中弯曲的弹性纤维和胶原纤维的特殊微观结构，使得天然血管具有非线性力学性能。为了模拟天然血管的力学性能，本论文通过研究天然血管的结构特征，对人工血管进行结构优化。通过改变静电纺丝接收装置的结构，利用具有波浪状横截面的转轴进行接收纺丝纤维，转轴的波浪状结构进而被复制在静电纺丝结构材料上，最终得到了具有波浪结构的静电纺丝小口径人工血管。该波浪结构模拟了天然血管的波浪状胶原纤维和弹性纤维结构。通过力学拉伸实验和循环测试得到具有非线性特性的应力应变曲线。该人工血管的极限应力为2.57MPa，最大应变为339%，并且具有类似于天然血管的足趾区，在足趾区内，较小的应力变化可以引起较大的应变变化，该人工血管的应变足趾区为20%，与天然血管对比，该小口径人工血管具有优异的力学性能。该结果表明通过制备具有波浪结构的人工血管可以成功模拟天然血管的力学性能，为改善人工血管的力学性能提供了新的思路。<br>　　（3）人工血管的血液相容性对其长期畅通性起着重要作用。当人工血管与血液接触时，材料表面的内皮细胞是血液和材料的重要屏障，内皮细胞可以分泌多种活性物质，维持凝血和抗凝血平衡，因此人工血管表面快速内皮化对参与血液中的细胞相互作用，保证血液正常流动至关重要。本论文提取了蛋壳膜中的蛋白分子，利用新型润滑剂将蛋壳膜提取物成功添加到ePTFE人工血管中，旨在通过蛋壳膜中的活性因子有效释放，促进内皮化进程。传统的ePTFE润滑剂不能溶解或分散蛋白分子或抗凝药物，本论文通过使用乙醇作为ePTFE润滑剂，不仅可以完全挥发，无毒害作用，还可以在PTFE加工的过程中添加多种生物蛋白分子、促细胞生长因子和抗凝药物。同时本论文利用蚕丝纤维制备了丝素蛋白水凝胶，通过力学拉伸实验测试，含有丝素蛋白的水凝胶的ePTFE力学性能得到了提高。通过体外内皮细胞培养实验，含有蛋壳膜提取物和丝素蛋白水凝胶的ePTFE生物相容性都得到了很大的提高，水接触角实验显示蛋白分子提高了样品的亲水性，Live/Dead和DAPI-phalloidin荧光染色实验证明了内皮细胞在蛋白分子改性过的样品表面增殖速率都得到了提高，而通过脱水处理的内皮细胞在样品表面也显示了很好的粘附性和相互作用。因此通过在ePTFE加工过程中添加蛋白分子可以起到快速内皮化的作用。<br>　　（4）小口径人工血管引起的血小板粘附、凝血等问题是引起血管堵塞的主要原因。为了改善人工血管的血液相容性，本论文研究了肝素和水杨苷在膨化聚四氟乙烯人工血管中的作用。由于肝素带有很强的负电荷特性，可以干扰血小板凝固过程，因此具有抗凝性作用。水杨苷可以抑制血小板环氧酶，进而阻止血小板合成和释放前列腺素及血栓素，因此起到抗血小板聚集作用。水杨苷也被认为具有很好的消炎和抗凝作用，通过血小板粘附实验和活化部分凝血活酶实验（APTT）结果得知，肝素和水杨苷都可以抑制血小板粘附，起到很好的抗凝血作用，因此在ePTFE加工过程中添加适量的抗凝性药物有利于防止人工血管堵塞。