[发明专利]细菌纤维素小直径人工血管的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种基于自卷曲细菌纤维素膜的小直径人工血管的制备方法和应用。一种基于自卷曲细菌纤维素膜的小直径人工血管，包括由自卷曲细菌纤维素膜制成的BC管及从所述BC管内侧到外侧依次种植的内膜细胞、中膜细胞和外膜细胞。本发明的基于自卷曲细菌纤维素膜的小直径人工血管在体内具有较好的生物相容性和通畅性，在血管移植方面具有重要的临床意义和应用前景。

技术领域

本发明属于医用材料领域，具体而言，本发明涉及一种细菌纤维素小直径人工血管的制备方法及应用。

背景技术

心血管疾病，是危害人类健康的常见疾病之一，是人类的头号杀手。动脉粥样硬化、冠心病、心绞痛和中风等一些血管疾病会导致人类的突然死亡。人工血管在冠状动脉、周围血管性疾病的手术治疗和药物治疗中应用较多。另外，也应用于由各种疾病导致的血管损伤。

心血管患者比较严重的时候（血管严重狭窄或闭塞）需要进行血管移植手术来辅助治疗。人体自身的血管来源有限，所以，临床上需要大量人工血管作为血管移植物。动脉粥样硬化疾病是致死率较高的疾病，在2009年欧洲的死亡人数中几乎有一半的死亡是由该疾病导致的。在美国，约有4000万人患有某种形式的心血管疾病，动脉粥样硬化疾病导致的死亡占美国死亡人数的一半。心血管疾病占我国死亡总人数的1/4。我国每年有6% - 10%的新生婴儿（1200-1500万）患有先天性心血管疾病。当病人自身的动脉或静脉血管不能工作时，可以利用人工合成的血管或血管假体进行移植。这种移植方法是有效的，可以提高患病者的生活质量。经过半个多世纪的发展，并没有非常理想的人工血管。手术的失败主要由于人造血管表面的促凝性和内膜增生。

在临床应用中，大直径动脉（ 8 mm）假体移植可在长时间内保持血流的通畅，这种大直径的人工血管已取得比较满意的效果。然而小直径血管（ 6 mm）假体产生的效果令人非常失望，很难移植成功，移植后很难长时间保持血流的通畅，易造成血管栓塞。小直径血管的制备在临床有很大需求，也是临床应用中遇到的一大难题。

在国外的研究中，多采用医用高分子材料进行编织制造人工血管。19世纪末Nitze（1987年）用象牙制作小管。Payr和Carrer分别于1900年，1907年用镁和铝制备金属血管，结果产生血栓和出血。50年代末60年代初，我国才开始研究人工血管。开始用尼龙（Nylon）编织人工血管，但尼龙是降解材料，在体内植入后发生破裂被淘汰。现在一般用涤纶（Dacron）编织的人工血管，已在临床上有大量应用（临床治疗如主动脉瘸、狭窄，上下腔静脉切除、更换术等）。

人工血管主要是由尼龙、聚四氟乙稀（PTFE）和涤纶（Dacron）等人工合成的材料制造。一些大、中口径的人工血管应用于全身各处血管的转流手术，这些人工血管在临床应用中已取得比较满意的效果（临床上常用的为聚四氟乙稀和涤纶）。目前已商业化且应用于临床的材料如Dacron®、硅橡胶、聚氨酯和Telfon®。现在新型人工血管材料逐渐出现和使用，如碳涂层血管、蛋白或明胶涂层血管和袖状血管。

细菌纤维素（Bacterial cellulose，BC）又称微生物纤维素（Microbialcellulose，MC），是一种由微生物如醋酸菌属（Acetobacter）、根瘤菌属（Rhizobium）、土壤杆菌属（Agrobacterium）等生产分泌而得的天然水凝胶。BC有与植物纤维素相同的β-（1，4）糖苷键连接的六碳糖长链分子结构，是由纤维素合成酶催化形成，但有植物无可比拟的高机械性能。BC的聚合度（DP = 4000 - 10000）、结晶度（60 - 80%）和含水量（ 99%）都非常高。BC的自组装是由亚纤维到微纤维逐渐形成的宽30 - 100 nm，厚6 -10 nm的三维网络结构。细菌纤维素具有很好的生物相容性、高的持水能力、机械性能、渗透性和低毒性等优点，这使它在人工皮肤、伤口敷料、软骨组织工程材料、神经血管、血管和牙种植材料等方面有很好的应用。