一、研究背景

在心血管疾病（CVDs）、外伤和终末期肾病（ESRDs）中，对血管移植物和血管通路的需求巨大且不断增加，尤其是小口径血管（<6 毫米）。迄今为止，自体血管仍是小口径血管移植物的理想材料，因为其具有良好的通畅性。然而，自体移植物仍有其局限性，如质量差（过粗或过细）、采集有创、不可用（由于系统性动脉粥样硬化或血管已被采集）。因此，实用的替代性小口径组织工程血管（TEBV）需求量很大。

开发组织工程血管的方法有很多，例如脱细胞、电纺丝、冻干、三维生物打印和体内组织结构（iBTA）。急性血栓形成、机械故障、内膜增生、感染和生长潜力是这些方法面临的主要挑战。为了应对这些挑战，我们在本研究中创造了一种结合电纺丝和 iBTA 的新方法来开发小口径 TEBV。

近场直写静电纺丝设备可以制造纤维直径从纳米到微米不等的纤维支架，其物理性质接近天然细胞外基质（ECM）。电纺纤维支架具有大表面积、孔隙互连性和高孔隙率，可为细胞粘附、增殖和生长提供合适的表面位点。近场直写静电纺丝设备合成血管的主要局限是缺乏生物特性，这可能导致血管移植的内皮化不完全、狭窄、血栓形成和功能受限。利用 iBTA 可以增强生物特性。利用宿主作为体内生物反应器的方法并不新鲜，例如，斯帕克斯在 20 世纪 60 年代就将自体组织胶囊用作血管移植物。这些移植物曾短暂应用于临床，但其主要问题是缺乏足够的机械性能。通过调整异物反应（通过调节生物材料特性、植入时间和宿主特征）和设计新型模具，体内 TEBV 显示出巨大的潜力。体内纤维囊富含胶原蛋白、（肌）成纤维细胞、一层或两层巨噬细胞和多核异物巨细胞，它们是 ECM 的组成部分，具有出色的生物特性。在前人研究的基础上，我们首先通过电纺丝技术开发了 TEBV，以获得其机械性能，然后将其植入兔子皮下四周，以获得其生物性能。在此，我们将介绍这种兔模型杂交方法以及颈动脉异体移植的情况。

二、摘要

目前还没有合适的方法来开发可广泛应用于临床的小口径组织工程血管（TEBV）。在这项研究中，我们开发了一种结合电纺丝和体内组织结构（iBTA）的新方法来开发小口径组织工程血管。电纺丝赋予 TEBV 以机械特性，而 iBTA 则赋予 TEBV 以生物特性。通过电纺丝获得 PLCL（聚 L-乳酸-ε-己内酯）和 PU（聚氨酯）混合纤维，然后将纤维支架植入兔子腹部皮下（作为体内生物反应器）。四周后收获生物管。生物管的机械性能与原生兔主动脉最为相似。将生物管和 PLCL/PU 血管支架植入兔颈动脉。生物管在兔模型中表现出更好的通畅率和一定的重塑能力，这表明这种杂交方法有可能用于开发小口径 TEBV。

三、 结论

在这项研究中，我们创造了一种结合电纺丝和 iBTA 的新方法来开发小口径 TEBV。电纺丝赋予了 TEBV 机械性能，而 iBTA 则赋予了 TEBV 生物性能。生物管的机械性能与原生兔主动脉最为相似。生物管在兔模型中表现出更好的通畅率和一定的重塑能力，这表明这种杂交方法有可能用于开发小口径 TEBV。

图1.开发生物管的草图。用电纺丝法制备血管支架（A）。硅胶管作为核心，血管支架作为外壳（B）。将血管支架和硅胶管植入兔子腹部皮下（C）。包埋 4 周后，生物管从硅胶管中挤出（D）。生物管植入兔子颈动脉（E）

 

图2.包埋前的血管支架（PLCL/PU）/硅胶管（壳/芯）（A）。在兔子腹部包埋 4 周后（B）。去除硅胶管和多余结缔组织后的生物管（C）。包埋前的硅胶管（D）。嵌入兔子腹部 4 周后的生物管（E）。移除硅胶管后的组织囊（F）

 

 图3.植入 4 周后，用血红素和伊红（A）、马森氏三色染色（B）和 Elastica van Giessen（C）染色的生物管组环周组织学图像（部分放大区域用矩形标出）。部分放大的血红素和伊红图像（D）、马森三色染色（E）（箭头所指的蓝色部分为胶原纤维）、范吉森弹性体（F）