靜電紡絲與熔融靜電打印復合制造小直徑血管支架

供稿人:李芝 賀健康
供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室

小直徑的血管支架（小于6 mm）在臨床中擁有巨大的需求量，但是由于直徑太小容易造成移植物的閉塞、內(nèi)膜增生、形成血栓等問題導致其臨床應用受到限制，組織工程為解決小直徑血管支架的制造提供一種新的方法。

德國維爾茲堡大學和荷蘭烏得勒支大學的研究團隊針對血管支架的5個要求將溶液靜電紡絲與熔融靜電打印兩種制造方法相結合制造了一種多尺度的雙層管狀支架。支架的內(nèi)層是以聚己內(nèi)酯為材料靜電紡絲制造的纖維直徑1.4±0.2 μm并且取向隨機的致密纖維網(wǎng)，外層為用相同材料熔融靜電打印制造的纏繞角度可控且直徑為15.2±4.8 μm纖維，通過這種方法制造的血管支架的內(nèi)徑為3 mm。除此之外，由于外層纖維沉積在已經(jīng)制造的纖維上時仍然處于熔點以上，所以可以和已經(jīng)制造的部分很好的融合，這對于制造結束后將支架從圓柱形接收器中分離以及避免細胞培養(yǎng)時支架分層非常重要。

圖1 小直徑血管支架制造方法

在制造的小直徑血管支架上體外共培養(yǎng)尚未內(nèi)皮化的內(nèi)皮集落形成細胞（ECFCs）和間充質(zhì)干細胞（MSCs），結果發(fā)現(xiàn)內(nèi)層的靜電紡絲致密的纖維網(wǎng)具有細胞屏障性，細胞聚集在靜電紡絲層無法透過，在支架移除前對于抵抗血栓的形成具有重要的意義。外層低纖維密度、方向可控的膜有利于細胞快速滲透、誘導細胞定向，這很好的解決了單純采用靜電紡絲制造血管支架產(chǎn)生的問題。由于一氧化氮參與血小板聚集，是功能內(nèi)皮細胞所必須的通訊物質(zhì)，在細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中檢測到一氧化氮的合成證明形成的內(nèi)皮細胞在這種雙層支架上具有向類血管平滑肌細胞發(fā)出信號的功能。

圖2 細胞在小直徑血管支架上的不同蛋白表達及形貌

該研究團隊在不添加可溶性因子或者表面功能化物質(zhì)的前提下僅通過支架仿生結構的設計實現(xiàn)了可以誘導細胞形態(tài)和分化的效果，這一研究進展為小直徑的血管支架制造及功能化表達提供了一種新的方向。

參考文獻：
Jungst T , Pennings I , Schmitz M , et al. Heterotypic Scaffold Design Orchestrates Primary Cell Organization and Phenotypes in Cocultured Small Diameter Vascular Grafts[J]. Advanced Functional Materials, 2019.