科学家用胶原蛋白与合成纤维织造动脉移植物

摘要:

在面向心脏病患者的手术治疗过程中,往往需要用到特殊材料来替换冠状动脉中受损或阻塞的部分。然而一项新的概念研究,预示了将来无需从患者自体(通常来自腿部静脉)来取换,而是能够直接通过生物合成纱线来织造移植物。作为一个支架,其使得患者自身细胞有足够的机会来生长和修复动脉。

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原型织造示例(图自:Fan Zhang)

据悉,目前临床治疗中最常用的手段,就是取用患者体内其它部位的冠状动脉来替代。这么做不仅具有侵入性,也未能充分考虑到某些患者体内没有可替换的部件。

有鉴于此,来自北卡罗来纳州立大学(NC State)和凯斯西储大学(CWRU)的一支研究团队,就想到了通过生物工程材料来提供血管移植物的方法。

研究一作 Fan Zhang 表示,为了找到这个替代方案,他们将两种类型的纤维混入了一条纱线,然后通过一台圆形织造机来编成动脉替代物。

其中一种纤维为胶原蛋白,另一种则是由聚乳酸制成的合成纤维。将两者结合之后,成品可像真人移植物一样膨胀和收缩。

虽然并非一种永久性的植入物,但这套仿生支架仍有助于患者发动自身细胞来重建新动脉。通常在动脉内部排列的那些内皮细胞,会粘附在支架上并开始生长。

与仅使用了合成材料的产品相比,胶原蛋白可帮助这些细胞更好地粘附于支架上。混合纱线可将初期的细胞粘附能力提升 10 倍,最终细胞数量也提升了 3.2 倍。

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(来自:NCSU

研究合著者 Martin King 表示:“我们并非在设计一种最终产品的原型,而是在添加使患者能够治愈的成分,并借助这种构造来起到冠状动脉的作用,纤维最终可被人体讲解和吸收”。

这些合成纤维可被降解为乳酸,人体中较为常见,且含量也很低。目前的主要问题是,这种材料的形式过于多孔,导致血液可传堂而过。在临床试验之前,研究团队仍需努力克服这方面的缺陷。

有关这项研究的细节,已经发表在近日出版的《材料科学与工程 C 刊》(Materials Science and Engineering: C)上。

原标题为《A hybrid vascular graft harnessing the superior mechanical properties of synthetic fibers and the biological performance of collagen filaments》。

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