近日，中國人民大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系王亞培教授課題組在界面打印領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)研究成果以“Interfacial Diffusion Printing: An Efficient Manufacturing Technique for Artificial Tubular Grafts”為題發(fā)表在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上，并且被美國化學(xué)會推選為編輯精選，在全球范圍內(nèi)提供該文章的開放訪問。
心血管疾病，作為一個無形的殺手，嚴重威脅著當今人們的健康和生活。雖然隨著藥物和臨床技術(shù)的不斷發(fā)展，一些病人可以通過化學(xué)或者物理的無創(chuàng)手段緩解疾病帶來的痛苦。但是對于無創(chuàng)手段不能解決的冠狀動脈堵塞問題，冠狀動脈旁路移植術(shù)仍然是國際上公認的治療冠心病最有效的方法。目前，冠狀動脈移植術(shù)最理想的移植物是自身的靜脈，但是存在病人自身的靜脈質(zhì)量低，對病人造成二次傷害等問題。所以，發(fā)展一種可以替代靜脈的人工血管顯得尤為重要。對于大于6mm的人工血管，已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品，但是小于6mm的人工血管，目前僅處于試驗階段，仍然沒有很理想的材料。
水凝膠材料是一種是高含水率的網(wǎng)狀高分子聚合物，具有生物相容性好、力學(xué)性能與人體組織相似等特點，因此在組織工程中常被用來作為支架材料。王亞培課題組采用一步法高效制備小直徑人工血管，基于界面擴散打印技術(shù)，特制的生物墨水可以通過界面反應(yīng)的方式形成水凝膠人工血管，該方法簡單高效，可以批量生產(chǎn)高性能的人工血管。
圖1. 水凝膠人工血管制備示意圖
人工血管材料是以海藻酸鈉-鈣離子和聚丙烯酰胺雙網(wǎng)水凝膠為基體，在其中加入細菌纖維素纏結(jié)產(chǎn)生氫鍵作用，形成高抗壓低膨脹的水凝膠人工血管。
圖2. 人工血管的材料組成和結(jié)構(gòu)表征
實驗結(jié)果表明，該人工血管不僅可以承受住人體的血壓，還滿足外科手術(shù)的縫合要求，在體外的血液相容性和細胞相容性實驗中均表現(xiàn)優(yōu)異。在動物血管置換實驗中，該人工血管成功替代了移植靜脈，可以保持通暢性，并且克服了靜脈在動脈壓下高膨脹的缺點。因為水凝膠優(yōu)異的生物相容性，在動物實驗中的水凝膠人工血管中檢測到新生血管的長入，這為人工血管誘導(dǎo)自身血管重建奠定了很好的基礎(chǔ)。這篇文章提出了高效制備高性能水凝膠人工血管的新思路，彰顯出該材料在人工組織支架的巨大應(yīng)用潛力。
論文第一作者為中國人民大學(xué)化學(xué)系博士研究生周游，通訊作者為中國人民大學(xué)化學(xué)系王亞培教授與北京安貞醫(yī)院的于洋主任，該項研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委，中國人民大學(xué)和北京安貞醫(yī)院的大力支持。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.9b01293
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