小口径纳米纤维组织工程血管支架制备及性能研究

发布时间：2020-09-22 19:29

　　 组织工程血管支架在血管重构的过程中发挥着重要作用,理想的血管支架应该具备良好的细胞相容性、孔隙结构和力学性能等,为血管内皮化和组织再生提供良好的细胞外基质环境。在血管重建过程中,支架材料要具有良好的细胞相容性;支架需具备孔隙结构,满足细胞生长过程中营养和信息交换;支架的机械性能需能提供必要的支撑等。本研究基于静电纺丝技术制备与人体血管功能和结构相匹配的组织工程血管支架,并对支架的细胞相容性、非线性力学性能和纤维取向结构等进行探究。主要研究工作如下:第二章,基于静电纺丝法制备聚乳酸(PLA)纳米纤维组织工程血管支架,因PLA分子结构缺少亲水基团,细胞亲和性较差,所以对支架进行表面改性以提高细胞相容性。本文采用氧气等离子体对支架进行表面改性,研究工艺参数对表面化学性能影响。结果表明,经等离子体处理3 min后,支架表面水接触角从115.6°下降到26.8°,亲水性大大提高,且能够促进细胞增殖。支架放置在空气中,亲水性会因氧化作用而改变,但3天后趋于稳定。等离子体处理会损伤纤维结构,造成支架力学性能下降,对支架进行非溶剂-溶剂后处理,既有助于支架脱模,又能增加纤维之间物理交联点,提高支架力学性能和结构稳定性。第三章,为提高支架顺应性,通过预处理手段使支架具有非线性力学性能,即应变软化。聚合物材料经加卸载拉伸后,PLA和聚己内酯(PCL)均发生较大不可回复塑性变形,而聚氨酯(TPU)和聚乳酸-己内酯共聚物(PLCL)由于Mullins效应发生应力软化,其应力-应变曲线从线性转变为非线性。对不同比例的PLCL/PCL混纺支架的拉伸Mullins效应探究发现,第一次加卸载行为对支架的力学性能影响最大。PLCL支架的Mullins效应可逆回复性及体外降解结果表明:PLCL支架分别经无水乙醇浸泡7天、50℃高温退火24 h和在室温下放置58天后,仍具有良好的非线性力学性能;体外降解4周后,支架力学性能虽有降低,但仍能满足使用要求。第四章,模拟人体血管结构和功能,制备出具有取向结构和非线性力学性能的三维小口径纳米纤维血管支架。FFT结果表明,环向和轴向支架纤维具有高度取向性,且取向度值分别为0.23和0.28;经过预拉伸以后的支架,其应力-应变关系与真实血管的力学性能更加匹配;支架的断裂强度高于猪腹主动脉近3倍,且支架的顺应性和爆破压与人体天然血管较为匹配。细胞增殖结果表明,内皮细胞在支架上生长情况良好,且具有取向结构的纤维支架能影响细胞行为,诱导细胞形态,为取向结构支架在组织工程领域应用提供参考。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08
【部分图文】：

图 1.1 （a）细胞在纤维生长；（b）天然细胞外基质示意图1.2 血管组织工程1.2.1 血管组织工程背景血管介入治疗的历史最早可以追溯到替换修复受损或病变组织，由 Carrel 和Goyanes[12]开创性的进行了外科手术介入，首次证明了动静脉吻合的可行性，为目前血管发病机制和治疗方案奠定基础。早在 1906 年，就有动脉瘤静脉移植治疗的相关报道，但最终因其宿主免疫排斥而失败。1994 年，Kunlin[13]首次使用隐静脉进行股动脉旁路搭桥手术并取得成功。此后，自体移植成为外科血管移植的黄金标准，隐静脉成为最常用的自体移植物，同时内乳动脉也开始被使用。然而这些移植物临床表现有时却不理想，因其力学性能不匹配易导致动脉瘤、内膜增生和动脉粥样硬化等问题。动脉病变不仅会影响心血管和外周血管，而且根据血管尺寸、部位、曲率以及是否分叉等，其病变特征和影响也不同[14]。假体移植物虽然在一定程度上可以代替自体移植，但也存在很多问题，比如短期

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本文编号：2824823