以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法技术

一种以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法，首先制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，然后以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管，具体步骤如下：1)熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴的制备；2)以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管；3)体内工程化动脉血管的原位移植以替代病损血管的方法。本发明专利技术的优点是：该体内工程化动脉血管具有良好的生物相容性，其成分均来源于自体组织，故该人工血管具有无毒、无免疫原性、不引起炎症；由于熔融纺丝纤维的存在，制备的体内工程化血管具有良好的力学强度、韧性和顺应性，适合手术缝合操作。

Method for constructing engineered arterial blood vessel by using melt spinning fiber as framework

A method for in vivo tissue-engineered vascular skeleton by melt spinning fiber was first prepared, melt spinning and medical silicone tube composite core shaft, and then to animal subcutaneous bioreactor prepared by melt spinning fiber skeleton in engineered arteries, the specific steps are as follows: 1) melt spinning and medical silicone tube composite mandrel preparation; 2) by subcutaneous animal bioreactor prepared by melt spinning fiber skeleton in engineered arteries; 3) orthotopic transplantation in vivo engineering method of arteries to replace the vascular lesion. The invention has the advantages that the in vivo engineered arteries has good biocompatibility, its components are derived from autologous tissue, so the artificial blood vessel has no toxicity, no immunogenicity, no inflammation; because the melt spinning fiber, body engineering for making blood pipe with mechanical strength, and toughness good adaptability, suitable for surgical operation.

【技术实现步骤摘要】
以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法
本专利技术涉及一种人工血管的制备方法，具体说是一种以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法。
技术介绍
心血管疾病和外周血管疾病是全球发病率和致死率最高的疾病之一。据推测，至2030年，与心血管疾病相关的死亡将高达2,330万。当血管狭窄程度较低时，治疗手段包括血管成形术和支架植入术。但是对于狭窄程度较高甚至堵塞的血管，血管搭桥手术是必需的，单美国每年就已经达到大约400,000例。作为血管移植的黄金标准的自体血管，如隐静脉和乳内动脉，常用于动脉搭桥手术。但是使用自体血管需要二次手术，不仅造成机体损伤和额外的费用，而且在有些情况下病人不能提供自体血管。而商品化的人工血管(涤纶和膨化聚四氟乙烯)在大口径血管移植中表现出良好的通畅性，但小口径血管(内径＜6mm)，包括膝关节以下的血管，由于其高张力、低血流的特殊状态，使得人工血管植入后容易形成急性血栓，进而导致血管狭窄、阻塞。因此，临床上至今仍没有合适的小口径血管替代物产品。血管支架的孔隙率，孔径，孔与孔的相互连通对于血管化和组织再生至关重要。随着人们对人工血管制备的研究，静电纺丝因其能够产生类似于细胞外基质的纳米/微米纤维结构而在众多制备工艺中脱颖而出。然而由于溶液静电纺丝喷射的无序性，导致控制纤维沉积位置变得非常困难，并且静电纺丝纤维之间过小的孔径限制细胞向血管支架内部的浸润，阻碍了血管组织的再生。熔融纺丝，即用高分子聚合物的熔体直接进行纺丝，该方法不仅可以调控纤维的沉积位置，而且通过调控纤维缠绕的角度和直径改变支架的孔径和孔隙率，这有利于细胞向血管支架内部的浸润，从而促进血管组织再生。以动物腹腔或皮下为生物反应器，利用医用硅胶管激发机体自身免疫排斥反应制成的生物管血管移植物在植入大鼠腹主动脉或兔子颈动脉后具有良好的通畅率，该生物管的主要成分为环绕硅胶管排列的肌成纤维细胞和大量的胶原，研究表明在剪切力作用下，肌成纤维细胞可分化为具有收缩功能的平滑肌细胞，并分泌大量的细胞外基质，促进血管胞外基质重塑，由于肌成纤维细胞环绕医用硅胶管排列，故日后分化而来的平滑肌细胞具有与天然动脉平滑肌相似的取向性，可以更好地拟合天然动脉。然而传统的生物管(在动物腹腔或皮下埋植医用硅胶管制得)管壁薄，力学性能弱，无法支撑管状，使得该生物管的应用受到限制，所以提高传统生物管的力学性能迫在眉睫。本专利以熔融纺丝纤维为骨架，以动物皮下为生物反应器，利用机体自身免疫排斥反应制备体内工程化动脉血管的加工技术方法，及由此人工血管在病损血管替代和修复再生中的应用。本专利将熔融纺丝与传统的生物管相结合，利用熔融纺丝增强传统生物管的力学性能，从而拓展传统生物管的应用范围，为人工血管的制备提供新的思路。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述存在问题，提供一种以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法，该体内工程化动脉血管具有良好的生物相容性，其成分均来源于自体组织，故该人工血管具有无毒、无免疫原性、不引起炎症；由于熔融纺丝纤维的存在，制备的体内工程化血管具有良好的力学强度、韧性和顺应性，适合手术缝合操作。本专利技术的技术方案：一种以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法，首先制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，然后以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管，具体步骤如下：1)熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴的制备利用熔融纺丝设备制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，所述熔融纺丝设备包括不锈钢注射器、17G全不锈钢单管针头和套有医用硅胶管的接收棒，不锈钢注射器内装有聚合物熔体，将聚己内酯(PCL)、丙交酯-己内酯共聚物(PLCL)和聚乙醇酸(PGA)的一种或两种以上任意比例的混合物，置于由热熔器包裹的封闭的不锈钢注射器中，该注射器底端连有17G全不锈钢单管针头，针头内径1.01mm、外径1.49mm，注射器与微量注射泵连接，以此为发射器，依据以上高分子聚合物的熔点，设定相应的加热温度，热熔器的温度设定值应大于高分子聚合物的熔点温度且低于其碳化温度，加热时间为1h，将外径2mm、内径1mm的医用硅胶管套在直径为1mm的不锈钢棒上，该不锈钢棒与旋转电机相连，以此作为接收器，发射器与接收器的距离为5-15mm，高分子聚合物熔体的流速为0.5-1mL/h，接收器的旋转速度为300r/min，水平平移速度为5-10mm/s,纺丝时间为5-15min，制备纤维缠绕角度为30-130°、纤维直径为40-60μm的熔融纺丝纤维与医用硅胶管复合芯轴，然后将以上制备的高分子聚合物熔融纺丝纤维与医用硅胶管复合芯轴在其熔点温度下进行瞬时加热；2)以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管将大鼠麻醉后，背部备皮，沿脊柱垂直方向剪开一个宽为1cm的开口，用平头剪刀将大鼠皮与下层结缔组织分离，将制备好的熔融纺丝与医用硅胶管复合芯轴裁成2-5cm长，经酒精浸泡灭菌后，通过上述大鼠背部开口埋入大鼠皮下，用3-0的缝合线缝合背部开口，碘伏消毒，术后1月后，将其取出，小心剔除多余组织即可得到以纺丝纤维为骨架的工程化动脉血管，从该管的横截面可以看出，中间的熔融纺丝纤维将机体自身的组织包裹分成内外两层，见附图2，将管纵切露出管腔，可以清楚地看到熔融纺丝纤维，且纤维排布整齐，见附图3，通过拉力机对制得的体内工程化动脉血管的力学性能进行评价，通过马森(Masson)三色染色、天狼星红、弹性纤维染液(VVG)或免疫荧光染色对制得的体内工程化动脉血管的组织成分进行定性分析，通过脯氨酸定量试剂盒对制得的体内工程化动脉血管的组织成分进行定性分析。3)体内工程化动脉血管的原位移植以替代病损血管的方法用步骤1制备的体内工程化动脉血管，利用端端吻合术替换部分病损血管，包括颈动脉、腹主动脉、冠状动脉、下肢动脉，具体方法为：将大鼠麻醉后，腹部备皮，沿腹部中线剪开皮肤和肌肉层，将腹主动脉剥离，结扎其分支，用动脉夹夹住腹主动脉的两端，然后从中间剪开，用9-0或10-0带针缝合线原位缝合步骤1制备的自体体内工程化动脉血管，每端8针；待两端缝好后，缓慢摘除动脉夹，恢复血流，用硫酸庆大霉素冲洗腹腔，将胃肠等器官复位，用3-0缝合线缝合肌肉层和皮肤，碘伏消毒；术后4和12周观察；处死前利用多普勒超声检测植入血管的通畅情况，取材后通过体式显微镜对移植血管内外进行整体观测，利用扫描电子显微镜检测移植血管的内表面情况，通过免疫荧光染色评价血管的内皮覆盖及平滑肌再生和重建情况，借助Masson三色染色、天狼星红、VVG或免疫荧光染色评价血管胞外基质重构情况，该体内工程化的动脉血管可实现实现体内动脉平滑肌细胞取向再生，而且具有足够的力学强度，并且保持通畅，降低再狭窄率，避免动脉瘤形成。本专利技术与现有小口径血管相比，突出的优点是：1、该体内工程化动脉血管具有良好的生物相容性，其成分均来源于自体组织，故该人工血管具有无毒、无免疫原性、不引起炎症等特点；2、通过改变复合芯轴的长度，直径和形状，可以得到不同长度，口径和形状的体内工程化血管；3、由于熔融纺丝纤维的存在，制备的体内工程化血管具有良好的力学强度、韧性和顺应性，适合手术缝合操作；4、该体内工程化动脉血管利用机体自身免疫排斥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法，首先制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，然后以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管，具体步骤如下：1)熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴的制备利用熔融纺丝设备制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，所述熔融纺丝设备包括不锈钢注射器、17G全不锈钢单管针头和套有医用硅胶管的接收棒，不锈钢注射器内装有聚合物熔体，将聚己内酯(PCL)、丙交酯‑己内酯共聚物(PLCL)和聚乙醇酸(PGA)的一种或两种以上任意比例的混合物，置于由热熔器包裹的封闭的不锈钢注射器中，该注射器底端连有17G全不锈钢单管针头，针头内径1.01mm、外径1.49mm，注射器与微量注射泵连接，以此为发射器，依据以上高分子聚合物的熔点，设定相应的加热温度，热熔器的温度设定值应大于高分子聚合物的熔点温度且低于其碳化温度，加热时间为1h，将外径2mm、内径1mm的医用硅胶管套在直径为1mm的不锈钢棒上，该不锈钢棒与旋转电机相连，以此作为接收器，发射器与接收器的距离为5‑15mm，高分子聚合物熔体的流速为0.5‑1mL/h，接收器的旋转速度为300r/min，水平平移速度为5‑10mm/s,纺丝时间为5‑15min，制备纤维缠绕角度为30‑130°、纤维直径为40‑60μm的熔融纺丝纤维与医用硅胶管复合芯轴，然后将以上制备的高分子聚合物熔融纺丝纤维与医用硅胶管复合芯轴在其熔点温度下进行瞬时加热；2)以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管将大鼠麻醉后，背部备皮，沿脊柱垂直方向剪开一个宽为1cm的开口，用平头剪刀将大鼠皮与下层结缔组织分离，将制备好的熔融纺丝与医用硅胶管复合芯轴裁成2‑5cm长，经酒精浸泡灭菌后，通过上述大鼠背部开口埋入大鼠皮下，用3‑0的缝合线缝合背部开口，碘伏消毒，术后1月后，将其取出，小心剔除多余组织即可得到以纺丝纤维为骨架的工程化动脉血管，从该管的横截面可以看出，中间的熔融纺丝纤维将机体自身的组织包裹分成内外两层，见附图2，将管纵切露出管腔，可以清楚地看到熔融纺丝纤维，且纤维排布整齐，见附图3，通过拉力机对制得的体内工程化动脉血管的力学性能进行评价，通过马森(Masson)三色染色、天狼星红、弹性纤维染液(VVG)或免疫荧光染色对制得的体内工程化动脉血管的组织成分进行定性分析，通过脯氨酸定量试剂盒对制得的体内工程化动脉血管的组织成分进行定性分析。3)体内工程化动脉血管的原位移植以替代病损血管的方法用步骤1制备的体内工程化动脉血管，利用端端吻合术替换部分病损血管，包括颈动脉、腹主动脉、冠状动脉、下肢动脉，具体方法为：将大鼠麻醉后，腹部备皮，沿腹部中线剪开皮肤和肌肉层，将腹主动脉剥离，结扎其分支，用动脉夹夹住腹主动脉的两端，然后从中间剪开，用9‑0或10‑0带针缝合线原位缝合步骤1制备的自体体内工程化动脉血管，每端8针；待两端缝好后，缓慢摘除动脉夹，恢复血流，用硫酸庆大霉素冲洗腹腔，将胃肠等器官复位，用3‑0缝合线缝合肌肉层和皮肤，碘伏消毒；术后4和12周观察；处死前利用多普勒超声检测植入血管的通畅情况，取材后通过体式显微镜对移植血管内外进行整体观测，利用扫描电子显微镜检测移植血管的内表面情况，通过免疫荧光染色评价血管的内皮覆盖及平滑肌再生和重建情况，借助Masson三色染色、天狼星红、VVG或免疫荧光染色评价血管胞外基质重构情况，该体内工程化的动脉血管可实现实现体内动脉平滑肌细胞取向再生，而且具有足够的力学强度，并且保持通畅，降低再狭窄率，避免动脉瘤形成。...

【技术特征摘要】
1.一种以熔融纺丝纤维为骨架体内构建工程化动脉血管的方法，首先制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，然后以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管，具体步骤如下：1)熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴的制备利用熔融纺丝设备制备熔融纺丝和医用硅胶管复合芯轴，所述熔融纺丝设备包括不锈钢注射器、17G全不锈钢单管针头和套有医用硅胶管的接收棒，不锈钢注射器内装有聚合物熔体，将聚己内酯(PCL)、丙交酯-己内酯共聚物(PLCL)和聚乙醇酸(PGA)的一种或两种以上任意比例的混合物，置于由热熔器包裹的封闭的不锈钢注射器中，该注射器底端连有17G全不锈钢单管针头，针头内径1.01mm、外径1.49mm，注射器与微量注射泵连接，以此为发射器，依据以上高分子聚合物的熔点，设定相应的加热温度，热熔器的温度设定值应大于高分子聚合物的熔点温度且低于其碳化温度，加热时间为1h，将外径2mm、内径1mm的医用硅胶管套在直径为1mm的不锈钢棒上，该不锈钢棒与旋转电机相连，以此作为接收器，发射器与接收器的距离为5-15mm，高分子聚合物熔体的流速为0.5-1mL/h，接收器的旋转速度为300r/min，水平平移速度为5-10mm/s,纺丝时间为5-15min，制备纤维缠绕角度为30-130°、纤维直径为40-60μm的熔融纺丝纤维与医用硅胶管复合芯轴，然后将以上制备的高分子聚合物熔融纺丝纤维与医用硅胶管复合芯轴在其熔点温度下进行瞬时加热；2)以动物皮下为生物反应器制备以熔融纺丝纤维为骨架的体内工程化动脉血管将大鼠麻醉后，背部备皮，沿脊柱垂直方向剪开一个宽为1cm的开口，用平头剪刀将大鼠皮与下层结缔组织分离，将制备好的熔融纺丝与医用硅胶管复合芯轴裁成2-5cm长，经酒精浸泡灭菌后，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，张秋影，孔德领，朱美峰，韩晶，黄瑞，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12