[发明专利]一种双层结构人工血管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工血管制备方法，具体说是一种可体内调控血管平滑肌细胞拟天然取向再生，由取向微米纤维的内层和无规纳米纤维的外层构成的人工血管加工技术方法，及由此人工血管在病损血管替代和修复再生中的应用。

背景技术

由动脉粥样硬化引起的心血管疾病和外周血管疾病是发病率、死亡率最高的疾病之一，这种疾病将导致动脉管径狭窄并最终使血管堵塞。目前针对这种血管性疾病的治疗方法主要有两种，血管扩张手术和血管移植，但由于血管扩张手术并不能彻底解决血管堵塞，且容易复发。自体血管移植能够解决这些问题，但是使用自体血管易造成机体损伤，而且在很多情况下病人不能提供自体血管。因此体外制备小口径血管成为科学家研究的热点。小口径血管(内径＜6mm)，包括膝关节以下的血管，由于管腔窄、张力高、血流低的特殊性，在植入体内后容易造成急性血栓导致堵塞；或者由于新内膜增生造成管腔再狭窄，导致移植失败，至今没有临床应用的产品。

构建组织工程小口径血管的方法有两种，一种是采用传统“组织工程”手段，即制备人工血管材料(支架)，然后向支架中种植平滑肌细胞和内皮细胞(种子细胞)，或单独种植内皮细胞，在体外生物反应器中培养一定时间，最后将获得的组织工程血管移植到体内，用于血管修复或替代。这种方法的优点是：移植物含有血管成分细胞，具有相应细胞的部分功能，与植入部位的相容性较好；然而，这种手段存在一些缺点：(1)需要病人自体细胞；(2)需要较长时间的体外培养；(3)体外培养导致细胞容易失去原来的功能；(4)产品不能及时获取，治疗成本高，有感染风险等。由于这些缺陷，至今这种传统组织工程血管在临床上应用受到极大限制。

另外一种研究方法是无细胞支架，即“cell-free”人工血管。这种人工血管植入到体内后，在体内微环境作用下，依靠宿主干细胞的迁移和分化重构血管内皮层和平滑肌层。支架材料具有适宜的孔结构，满足细胞向支架内迁移和生长，随着支架在体内的降解，细胞增殖、分化和分泌细胞外基质，完成血管内膜、中膜和外膜的重建，实现新生血管的完全再生。

为了实现人工血管植入体内再生后与天然血管在结构和功能上类似，我们首先需要在人工血管的结构设计上能够模拟天然血管结构。天然动脉血管具有特殊的3D结构，是由内膜、中层、外膜三层组成的。血管内膜主要由血管内皮细胞组成，其方向与血管长轴平行排列；血管中层包含多层梭状平滑肌细胞以及富含胶原和弹性蛋白的细胞外基质，其方向是与管长轴垂直呈螺旋状分布；外膜主要由成纤维细胞组成。在这三层中，血管中层对于维持血管的弹性，机械强度以及生理活性反应具有重要作用。血管发育学研究表明，如果没有平滑肌细胞的保护作用，生长迁移的内皮细胞很快会凋亡，从而不能形成成熟的血管。所以，平滑肌层的再生对于成功地构建小口径组织工程血管尤为重要。传统的小口径组织工程化血管支架大多采用无规的多孔结构，植入体内后，宿主细胞在支架中无规生长，导致无法再生出具有轴向取向特征的平滑肌层。没有取向平滑肌层的再生进而阻碍了拟天然血管的再生。在血管中层，平滑肌细胞及其分泌的胶原和弹性蛋白等胞外基质是呈螺旋状分布的，为了引导血管平滑肌细胞的螺旋状生长，人工血管支架在结构上应具有螺旋状取向的微纳拓扑结构。

发明内容

本发明包括两部分，第一部分是双层结构人工血管制备方法，包括2步：第1步：双层结构人工血管取向微米纤维内层的制备；第2步：双层结构人工血管无规纳米纤维外层的制备。第二部分是该双层人工血管的原位移植以替代病损血管的方法。