生物材料用于组织工程血管的研究_冯蓓

目前应用于血管支架的生物材料包括天然血管（ 如自体血 管、同种异体血管、异种血管） 、脱细胞基质、人工替代物和生物 可降解材料等。自 体 血 管 因 无 免 疫 排 斥 反 应，具 有 稳 定 的 机 械 性能和优良的抗血栓能力，是目前外科手术中替代小动脉血管 （ 直径 ＜ 6 mm） 最理想的支架材料，但自体可供采集的血管数量 极其有限； 同种异体血管和异种血管由于来源严重缺乏及潜在 的免疫排斥反 应，也 无 法 广 泛 用 于 临 床。脱 细 胞 基 质 保 存 细 胞 外基质成分，维持了原有的力学特性和形状，是构建血管支架的 重要材料，但脱细胞基质支架不能完全去除抗原成分，所残留的 细胞外基质仍然可能引起免疫排斥，患者植入后存在动物源性 病原体感染的 风 险。利 用 人 工 替 代 物 也 不 是 理 想 的 办 法，如 涤 纶管道或膨体聚四氟乙烯管道。这些人工管道往往形成血栓或 术后管道发生钙化或机化，一旦出现上述情况，需要二次手术更 换管道［3-5］。生物可降解材料是指在植入人体，并经 一 段 时 间 后，能被逐渐分解或破坏的材料，植入物在完成使命后会分解或 降解成无毒的 小 分 子 物 质，再 被 排 出 体 外。随 着 生 物 医 学 和 高 分子材料科学的发展，近年来被广泛用于血管组织工程支架的 制备。自 1986 年 Weinberg 等［6］首次成功构建出组织工程血管 以来，该领 域 的 研 究 已 经 取 得 了 飞 速 发 展。在 此 基 础 上，Shin' Oka 等［7］在 2001 年成功实施了世界首例组织工程血管的人肺 动脉重建手术。
中华临床医师杂志（ 电子版） 2012 年 11 月第 6 卷第 22 期 Chin J Clinicians（ Electronic Edition） ，November 15，2012，Vol． 6，No． 22ຫໍສະໝຸດ ·7321··综述·
生物材料用于组织工程血管的研究
冯蓓 付炜 王伟 徐志伟
心血管类疾病严重危害人类身体健康，血管重建在临床外 科中具有十分重要的地位，全球每年大约 60 万人需要各种心血 管外科手术，大多数需要合适的血管移植物［1］。自 1952 年 Voorhees 等［2］首次研制成功维纶人造血管，并于次年用于临床取得 成功以来，人 们 陆 续 开 发 出 各 种 材 料、多 种 成 型 方 法 的 人 造 血管。
明胶是胶原的 部 分 降 解 产 物。它 在 体 内 酶、盐 等 的 作 用 下 可自行降解，降解后的低分子产物可被人体吸收，或者通过排泄 系统排出体外，而 不 会 产 生 不 良 反 应。明 胶 作 为 一 种 天 然 的 水 溶性的生物可降解高分子材料，其另一个优点就是降解产物易 被吸收而不产 生 炎 症 反 应。但 明 胶 力 学 性 能 差，难 以 单 独 使 用 满足组织构建的一些要求，利用明胶与具有一定力学强度的无 毒、可降解的材料优化组合而制成复合材料，有望制备出更理想 的组织工程支架。
丝素蛋白是从蚕 丝 中 提 取 的 天 然 高 分 子 纤 维 蛋 白 ，含 量 约 占蚕丝的 70% ～ 80% ，含有 18 种氨基酸，其中的 11 种为人体必 需氨基酸。丝素对机体无毒性，无致敏和刺激，又可部分生物降 解，其降解产物 对 组 织 无 毒 副 作 用。丝 素 本 身 具 有 良 好 的 机 械 性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度、透气透湿性、 缓释性等。丝线用 做 手 术 缝 合 线 已 有 很 久 历 史，其 良 好 的 生 物 相容性和优良的力学性能已众所周知。
适当比例复合而成。 1． 天然材料： 常用于构建组织工程血管支架的天然材料主
要有胶原、明胶、壳聚糖、丝素、透明质酸及某些组织的脱细胞基 质等。
胶原是细胞外最 重 要 的 不 溶 水 性 纤 维 蛋 白 ，是 构 成 细 胞 外 基质的骨架，广泛 存 在 于 皮 肤、骨、腱、软 骨、血 管 等 组 织 中。 胶 原在细胞外基质中形成半晶体的纤维，给细胞提供抗张力和弹 性，并在细胞的迁移和发育中起作用。
壳聚糖是由虾、蟹 等 甲 壳 类 生 物 的 外 壳 中 提 取 的 甲 壳 素 脱 乙酰基后所得的产物。是目前已知的天然多糖中惟一的碱性氨 基多糖，壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物， 具有无毒、能被生物体完全吸收等特点，其制品在人工皮肤、骨 修复材料、手术缝线、人造血管等方面有着广泛应用。
透明质酸又名玻璃酸，是一种酸性黏多糖，是连接组织的细 胞外基质的一种重要成分，拥有极好的生物相容性和生物降解 性。透明质酸及其 衍 生 物 已 被 大 量 研 究 并 制 成 海 绵 、薄 膜 和 流 体材料等而应用于传送药物、伤口敷料、人造皮肤和组织工程支 架等生物医用方面。
组织工程是一门 关 于 组 织 和 器 官 重 建 的 新 兴 学 科 ，它 是 将 细胞种植在生物可降解材料上，形成细胞-材料的复合物。然后 将该复合物植入机体缺损部位，随着材料在体内的逐渐降解和 吸收，植入的细胞在体内不断的增殖并分泌细胞外基质，最终形 成相应的组织或器官，以达到修复创伤和恢复功能的目的。因 此，组织工程的创立和发展为组织恢复和再生提供了一种新的 技术手段，它改变了传统的“以创伤修复创伤”的治疗模式，使临 床医学迈入无创修复的新阶段。
文章综述了生物材料在血管移植物中的研究及生物可降解 材料在血管组织工程支架制备中的应用。
一、组织工程血管生物材料的分类 目前用于血管组织工程支架材料可以大致分为两大类： 天 然材料和人工合成材料。复合材料是以这两类材料为基础进行
DOI： 10. 3877 / cma． j． issn． 1674-0785． 2012． 22． 057 作者单位： 200127 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心 胸外科（ 冯蓓、付炜、王伟、徐志伟） ，儿科转化医学研究所（ 冯蓓、付炜、王 伟） 通讯作者： 徐志伟，Email： zwxumd@ gmail． com