一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管制造技术

本实用新型专利技术实施例涉及一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管，具有自内向外依次设置的内层、中层、骨架层和外层；所述内层包括轴向取向的多条第一纤维，所述第一纤维由纤维直径为1

【技术实现步骤摘要】
一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管


[0001]本技术属于生物医学
，具体涉及一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管。

技术介绍

[0002]动脉粥样硬化或其他诱因导致的心脑血管/外周血管的严重堵塞、病变坏死，导致了对血管移植的需求。自体移植无疑是最佳选择，但自体移植血管来源有限、二次创伤、血管尺寸匹配难等因素限制了自体移植的广泛应用。目前，人工合成的大口径血管(内径＞6mm)，如涤纶或膨化聚四氟乙烯人工血管，已经在主动脉血管移植中取得了较好的临床效果。但人工小口径血管由于存在口径小、血流速度慢、易堵塞等问题，临床治疗效果不佳。制备能够长期畅通的小口径人工血管成为一大难题。
[0003]人体天然血管为三层结构，内层为沿轴向排列的单层内皮细胞，中层为环向排列的多层平滑肌细胞，外层为胶原细胞外基质。血管处于不断舒张和收缩状态，这种响应与血管的非线性力学性能有关，血管存在呈波浪形的弹性纤维和胶原纤维，在血管舒张时，波浪形纤维逐渐伸展开。目前，小口径仿生人工血管结构设计也多采用三层结构，采用溶液静电纺丝技术制备而成，内层为轴向取向纤维，中层为环向取向纤维，外层为无序纺丝。上述小口径人工血管存在诸多缺陷，包括：(1)细胞渗透性差，溶液静电纺丝技术制备的血管结构孔径小、孔隙率低，细胞黏附、增殖、迁移仅局限于血管表面，难以长入、渗透到内部，不利于层间细胞通讯、组织再生；(2)需要增大孔径和孔隙率以改善细胞渗透性，导致机械性能较差； (3)不具备天然血管的非线性弹性，对人工血管植入后恢复弹性不利；(4)随着血管材料的降解，血管机械强度存在一段快速衰减的过程，但由于细胞渗透性差，此时新生血管组织含量并不理想，导致血管整体强度不足，容易导致血管破裂或动脉瘤的形成。
[0004]综上所述，目前仿生小口径人工血管主要面临两大问题：第一，仿生血管结构性能与细胞渗透需求不匹配；第二，人工血管降解速度与血管组织再生速度的不匹配。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题中的至少一个，本技术实施例提出了一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管。
[0006]根据本技术的第一方面，本技术实施例提出了一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管，所述人工血管具有自内向外依次设置的内层、中层、骨架层和外层；所述内层包括轴向取向的多条第一纤维，所述第一纤维由纤维直径为1
‑
50μm的第一纤维丝形成；所述中层包括环向取向的多条第二纤维，所述第二纤维由纤维直径为1
‑
50μm的第二纤维丝形成；所述骨架层包括按照预设方式排列的纤维直径为100
‑
1000μm的第三纤维丝；所述外层由纤维直径为50
‑
1000nm的第四纤维丝构成。
[0007]进一步，所述骨架层包括沿轴向并行排列的多条呈环形波浪纹状的纤维丝，所述多条呈环形波浪纹状的纤维丝连接成一体。
[0008]进一步，两条所述沿轴向并行排列的呈环形波浪纹状的纤维丝之间的间距为200
‑
2000μm 进一步，所述第一纤维之间的间隔为20
‑
200μm，所述第二纤维之间的间隔为20
‑
200μm。
[0009]进一步，所述内层的厚度为50
‑
1000μm，所述中层的厚度为50
‑
1000μm，以及所述外层的厚度为200
‑
2000μm。
[0010]进一步，所述人工血管的内径为2
‑
6mm，所述人工血管的长度为15
‑
50mm。
[0011]进一步，形成第一纤维丝的第一聚合物和形成第二纤维丝的第二聚合物为降解速率较快的材料，形成第三纤维丝的第三聚合物和形成第四纤维丝的第四聚合物为降解速率较慢的材料。
[0012]进一步，形成第一纤维丝的第一聚合物和形成第二纤维丝的第二聚合物为PLCL、PGS 和PGA的一种或多种，形成第三纤维丝的第三聚合物和形成第四纤维丝的第四聚合物为 PLLA和/或PCL。
[0013]进一步，所述第四纤维丝为混纺的合成聚合物和天然聚合物材料，和/或，所述第四纤维丝在外层中无序排列。
[0014]本技术实施例的有益效果：本技术实施例提出的多尺度复合结构仿生小口径人工血管实现了生物仿生与力学仿生兼顾，既具有足够的机械强度，又能通过内层、中层的纤维结构促进细胞渗透，诱导细胞取向，同时骨架层模拟了天然血管非线性力学性能。此外，通过对内层、中层和骨架层选用具有不同降解时间的材料，骨架层降解时间相对较长，优化了人工血管的各层降解过程，实现梯度降解，在促进内层和中层降解、组织再生的同时，避免了血管机械性能的快速衰退。
附图说明
[0015]图1是本技术实施例提出的人工血管的制备方法中形成血管内层示意图；
[0016]图2是本技术实施例提出的人工血管的制备方法中形成血管中层示意图；
[0017]图3是本技术实施例提出的人工血管的制备方法中形成血管骨架层示意图；
[0018]图4是本技术实施例提出的人工血管的制备方法中形成血管外层示意图；
[0019]图5是本技术实施例提出的多尺度复合结构仿生小口径人工血管的内层结构示意图；
[0020]图6是本技术实施例提出的多尺度复合结构仿生小口径人工血管的中层结构示意图；
[0021]图7是本技术实施例提出的多尺度复合结构仿生小口径人工血管的骨架层结构示意图；
[0022]图8是本技术实施例提出的多尺度复合结构仿生小口径人工血管的外层结构示意图；
[0023]图9是人体血管的胶原纤维和弹性纤维在血管收缩状态、正常状态和舒张状态的对比示意图。
具体实施方式
[0024]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并
参照附图，对本技术进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本技术并不局限于附图和以下实施例。
[0025]实施例1多尺度复合结构仿生小口径人工血管的制备方法
[0026]本技术实施例提出了一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管的制备方法，所述人工血管的内径为2
‑
6mm，优选的，所述人工血管的长度为15
‑
50mm。
[0027]包括如下步骤：
[0028]S1、利用熔融静电纺丝技术形成所述人工血管的内层，所述内层包括轴向取向的多条第一纤维，所述第一纤维由纤维直径为1
‑
50μm的第一纤维丝沉积形成。所述第一纤维之间的间隔为20
‑
200μm，所述第一纤维丝的纤维直径为优选的为1
‑
20μm，所述内层的厚度为 50
‑
1000μm。
[0029]示例性的，参照图1、图5，利用熔融静电纺丝技术在不锈钢圆轴上形成人工血管内层。其中，不锈钢圆轴为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多尺度复合结构仿生小口径人工血管，其特征在于，所述人工血管具有自内向外依次设置的内层、中层、骨架层和外层；所述内层包括轴向取向的多条第一纤维，所述第一纤维由纤维直径为1
‑
50μm的第一纤维丝形成；所述中层包括环向取向的多条第二纤维，所述第二纤维由纤维直径为1
‑
50μm的第二纤维丝形成；所述骨架层包括按照预设方式排列的纤维直径为100
‑
1000μm的第三纤维丝；所述外层由纤维直径为50
‑
1000nm的第四纤维丝构成。2.如权利要求1所述的人工血管，其特征在于，所述骨架层包括沿轴向并行排列的多条呈环形波浪纹状的纤维丝，所述多条呈环形波浪纹状的纤维丝连接成一体。3.如权利要求2所述的人工血管，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，王程锦，张磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：