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人造血管,英文:man-made vascular graft,20世紀50年代研制成功無縫的人造血管，并開始臨床應用。對人造血管的要求是:物理和化學性能穩(wěn)定;網(wǎng)孔度適宜;具有一定的強度和柔韌度;作搭橋手術時易縫性好;血管接通放血時不滲血或滲血少,且能即刻停止;移入人體后組織反應輕微;人體組織能迅速形成新生的內外膜;不易形成血栓;以及令人滿意的遠期通暢率。目前用于制造人造血管的原料有滌綸、聚四氟乙烯、聚氨酯和天然桑蠶絲?？椩斓姆椒ㄓ嗅樋棥⒕幙椇蜋C織?？棾晒軤羁椢锖螅?jīng)后處理加工成為螺旋狀的人造血管，可隨意彎曲而不致吸癟。60年代出現(xiàn)以高分子聚四氟乙烯為原料經(jīng)注塑而成的直型人造血管，商品名稱為考爾坦克斯(Core-Tex)，已廣泛應用于臨床。以滌綸或塔氟綸為原料織制的人造血管有茸毛狀的管壁。目前已經(jīng)商品化的多種高分子材料大口徑人造血管均已達到實用水平，包括有(1)滌綸人造血管;(2)真絲人造血管; (3)膨體聚四氟乙烯(ePTFE)人造血管。滌綸人造血管是最早使用的血管材料，且由于通暢率較高，長期以來被成功地用于大血管置換，但無法完全滿足小口徑人造血管的制造要求。其后研制的真絲人造血管由于其螺旋型縐縮不夠穩(wěn)定，易造成血管吸癟，且保形性差、強力較低，而限制了臨床的應用。國內外應用最廣泛的人造血管材料是膨化聚四氟乙烯，它具有很好的生物相容性與抗凝性，但順應性較差，移植物的通暢率僅為30%，尤其是直徑小于6mm的ePTFE人造血管上述缺點更加明顯，遠期通暢率極差。它們三者的根本缺陷在于順應性都非常差，完全不具備人體動脈的柔韌性與彈性，這個缺陷在與小口徑動脈吻合時就表現(xiàn)的非常明顯，這也是血栓易在吻合口部位形成的主要原因。小口徑人造血管的研制與開發(fā)一直是國際上近十年來的熱點，但是到目前為止都沒有正式的產(chǎn)品誕生，原因在于小口徑人造血管的生物相容性和抗凝血的要求遠遠高于普通的大口徑人造血管。而目前全世界每年有近100萬的心臟病患者需要接受心臟搭橋手術，現(xiàn)在所用的移植血管依然是取自患者自己的人體血管，而人體自身的血管是很有限的，而且創(chuàng)傷也非常大，現(xiàn)在亟待解決的就是能夠生產(chǎn)出符合搭橋要求的小口徑人造血管，其市場前景將非?？陀^。近年來聚氨酯(PU)材料倍受關注，這種材料與ePTFE相比較具有更優(yōu)良的生物相容性，有人認為用PU材料制作的人造血管可以解決上述問題，因此它是國外許多學者目前研究的方向。對于PU型小口徑人造血管，在我國也有不少的研究報道。聚氨酯材料的微相分離結構使其具有比其它高分子材料更好的生物相容性(包括血液相容性和組織相容性)，這種結構非常類似生物體血管內壁:宏觀上是十分光滑的表面，但是從微觀上看，卻是一個雙層脂質的液體基質層，中間嵌有各類糖蛋白和糖脂質。這種宏觀光滑、微觀多相分離的結構使其血管壁具有優(yōu)異的抗凝血性能。同時PU又具有優(yōu)異的耐疲勞性、耐磨性、高彈性和高強度，因此被廣泛用于生物醫(yī)學材料領域，用于制作人工心臟、人工肝、介入導管及高分子控緩釋藥物，等等。PU用于生物體內已有多年的歷史，而PU用于人造血管的研究僅10年的歷史。Gupta將PU與聚酯混編在一起，制成一種與人頸總動脈順應性極為相似的內徑為4~6mm的人造血管，在犬體內試驗表明植入6個月后，該血管通暢率良好，而且血管表面形成了一薄層穩(wěn)定的新生內膜。Jeschke則研制出內徑1.5mm, 長度為10mm的PU血管，將其經(jīng)過碳化處理得到的PU血管與ePTFE血管進行動物實驗對比，發(fā)現(xiàn)PU血管比ePTFE血管具備更優(yōu)良的性能。
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雖然PU植入人體內的歷史已有30年，但是迄今為止，已有的PU材料還不能滿足人造血管臨床應用的高標準。如在長期使用過程中發(fā)現(xiàn)PU在體內會出現(xiàn)老化降解和鈣化現(xiàn)象，材料出現(xiàn)裂紋，甚至全部破壞。許多研究者對PU的降解機理進行了研究，認為PU降解機理主要為免疫反應細胞如巨噬細胞、異物巨細胞所引起的氧化降解。從我們前期所做的動物實驗中，我們發(fā)現(xiàn)植入到狗頸動脈的小口徑PU復合人造血管，2個月后行組織病理檢查，發(fā)現(xiàn)人造血管的管壁內有較多散在的炎性細胞的侵潤，進一步證實了上面的結論。因而炎性反應是誘發(fā)降解的根本因素，那么提高材料的組織相容性就是使材料不誘發(fā)或少誘發(fā)機體的炎性反應。但是當對材料進行修飾改性，提高其組織相容性時，往往又會給材料的力學性能甚至血液相容性帶來負面影響。我國的人造血管,武漢攻克"人造血管"國際難題:眼前這條健康活潑的小狗體內，有一段微型血管是人造的，你相信嗎?這段直徑4毫米的人造血管，由武漢科學家率先研制出來，去年11月成功植入小狗"晶晶"頸部動脈。目前，"晶晶"存活狀況良好。這一成果是由武漢科技學院副院長徐衛(wèi)林和華中科技大學附屬協(xié)和醫(yī)院血管外科歐陽晨曦博士歷時兩年聯(lián)手研制的。徐衛(wèi)林院長介紹，幾年前，兩人開始合作研發(fā)小口徑人造血管，用特殊的高分子材料與天然蠶絲材料制成。隨后，協(xié)和醫(yī)院在1歲小狗"晶晶"身上進行替換試驗，將5厘米長、4毫米內徑的人造血管植入"晶晶"頸部動脈。目前，人造血管與小狗"晶晶"血管吻合效果好，"晶晶"存活狀況良好。在武漢科技學院實驗室看到，這些人造血管的內徑僅2毫米~6毫米，白色膠質，富有彈性。據(jù)徐衛(wèi)林說，人造血管可造福人類健康。當人體某部位血管因老化、栓塞或破損等不能正常供血時，需切除并用血管代用品置換。目前，直徑大于6毫米的人造血管已普及，但小于6毫米的小口徑血管的研制成為國際難題。歐陽晨曦介紹，人造血管越細越貴，15厘米長的8毫米內徑的人造血管價值4000元，4毫米內徑的將達萬元。該成果若通過人體試驗，有望用于多種血管疾病的治療，如心血管疾病、避免截肢的腿部搭橋手術等。據(jù)北京理工大學材料科學與工程學院副院長楊榮杰教授介紹，理工大學成功研發(fā)出直徑6毫米以下的小口徑血管后，首先由阜外醫(yī)院在一條狗身上進行實驗，22個月未發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。到目前為止，共進行了9例狗動脈植入試驗，除手術致死進行病理分析以外，其余全部存活。根據(jù)國家相關標準，在一定數(shù)量動物身上進行實驗并成功后，這項技術就可以進行人類臨床實驗。據(jù)了解，全球每年有超過60萬人需要進行血管重建手術。其中大于6毫米的"人造血管"已經(jīng)實現(xiàn)了商品化，而小于6毫米的小口徑血管制備則成為一個國際性的難題。北京理工大學材料科學與工程學院采用絲素蛋白為基本原料，制備出了3-5厘米抗凝血材料及小口徑血管樣品。
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楊教授表示，下一步，這項技術將走出實驗室，嘗試產(chǎn)業(yè)化，由現(xiàn)在的人工生產(chǎn)轉為機械化生產(chǎn)，放大到公斤級制備。實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，這種"人造血管"的本至少能降低50%，使更多患者能夠接受。可分享下德國新技術:德國科學家利用3D立體打印技術:德國科學家日前利用3D立體打印技術成功研制出了一種人造血管。該項研究成果將有望被用于人體試驗和藥物測試。 經(jīng)過多年的不懈探索，這一難題現(xiàn)在已經(jīng)被德國弗勞霍夫研究所的科學家們攻克。他們運用化合高分子材料結合能夠有效抵抗排異反應的生物分子制作出了一種特殊的"印刷墨水"，其印制出來的物質經(jīng)化學反應后能夠形成一種有彈性的固體，方便科學家根據(jù)人類血管構造將其雕塑成3D立體人造血管。實際上，3D立體打印技術的精細度十分驚人。為了制造出相似度最高的人造血管，科學家還運用了雙光子聚合技術，利用鐳射光刺激人造血管材料分子交聯(lián)化，之后將成形的血管植入細胞內壁。隨著生物醫(yī)療技術的飛速發(fā)展，科學家們已經(jīng)成功制造出了人造腸道和人造氣管等小型人體器官。但大型人造器官的制造卻頻頻遭遇瓶頸，其主要原因是缺乏制造毛細血管的相應技術，進而不能給大型人造器官輸送必要的養(yǎng)料，也就不能維持其正常存活和運行。據(jù)悉，此項研究成果將有力推動大型人體器官的制造。雖然移植人造器官的夢想還很遙遠，不過人體器官制造技術的飛速發(fā)展可以給人類醫(yī)學研究帶來更有效、更人道的實驗手段，譬如研發(fā)新藥物時用人造器官取代動物來做實驗。
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