靜電紡絲與熔融靜電打印復(fù)合制造小直徑血管支架

供稿人:李芝 賀健康
供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致其臨床應(yīng)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(xué)和荷蘭烏得勒支大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)針對血管支架的5個(gè)要求將溶液靜電紡絲與熔融靜電打印兩種制造方法相結(jié)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(jī)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(shí)仍然處于熔點(diǎn)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(jié)束后將支架從圓柱形接收器中分離以及避免細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)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(xì)胞（ECFCs）和間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs），結(jié)果發(fā)現(xiàn)內(nèi)層的靜電紡絲致密的纖維網(wǎng)具有細(xì)胞屏障性，細(xì)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(xì)胞快速滲透、誘導(dǎo)細(xì)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(xì)胞所必須的通訊物質(zhì)，在細(xì)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(xì)胞在這種雙層支架上具有向類血管平滑肌細(xì)胞發(fā)出信號的功能。

圖2 細(xì)胞在小直徑血管支架上的不同蛋白表達(dá)及形貌

該研究團(tuán)隊(duì)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可以誘導(dǎo)細(xì)胞形態(tài)和分化的效果，這一研究進(jìn)展為小直徑的血管支架制造及功能化表達(dá)提供了一種新的方向。

參考文獻(xiàn)：
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.