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人工血管制备的标准有哪些？

人工血管是许多严重狭窄或闭塞性血管的替代品，最终设计目标是在结构和功能上模仿天然血管。人工血管通常是以尼龙、涤纶（Dacron）、膨体聚四氟乙烯（ePTFE）等合成材料人工制造的，其中膨体聚四氟乙烯人工血管的市场占比较高。人工血管适用于全身各处的血管转流术，目前在临床中已经使用的人工血管产品有复合壁人工血管、自体组织片移植型人工血管、Y型人工血管、锥型人工血管等。人工血管要为细胞的黏附、迁移、增值提供临时支撑环境，因此人工血管材料需具备良好的生物相容性、力学性能等。 高端医疗设备展Medtec China了解到以下为血管外科学会和国际心血管外科学会 (SVS/ISCVS)联合委员会对于开发尺寸范围为 10 至 25 毫米内径的聚酯直编织血管假体移植物人造血管的要求：

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国内外人工血管的开端

（一）国外

自19世纪末以来，已有人造血管的记录。1898年，Jaboulay和Briau在狗的实验中首次使用动脉移植。同年，他们使用了第一个自体静脉移植物 Gluck。1906 年，第一次切除的腘动脉隆起被腘静脉移植物取代。1907年，大隐静脉的自体移植物被用作切除锁骨下动脉隆起的替代物。当时Carrel和Guthrie还试验了同种异体动脉移植物，虽然当时并没有真正实践于临床，但他们的研究奠定了该领域的基础，该领域在几十年后开始发展。

人造血管发展的另一个重要时刻是二战时期。在此期间，人工血管在材料、麻醉、抗感染措施和患者护理方面取得了长足的进步。血管假体的注意力已转向保存的同种异体动脉移植物。1945年，布莱克莫尔和洛德提议建立一个血管库。直到三年后，格罗斯才创立了它，他在同年用保存的同种异体动脉移植物代替了切除的胸主动脉缩窄。1951年，昆林开始了一个非常成功的静脉移植时代，至今仍在成功使用。在接下来的几年中，生物和人造血管假体取得了进展。目前，血管假体是血管外科不可或缺的一部分。

（二）国内

中国在50年代末，60年代初，才开始进行研究，起初是用尼龙（Nylon）织成，后因尼龙降解，在生体内植入后发生破裂而被淘汰。 现在多采用涤纶（Dacron）纤维编织人工血管，己大量应用于临床，长期以来被成功地用于大血管置换，但无法完全满足小口径人造血管的制造要求。尽管现有人造血管解决方案不够先进，国产仍在起步阶段挣扎。目前我国多家企业正着手破解人工血管的研制难题。

膨体聚四氟乙烯（ePTFE）是应用最广泛的人造血管材料，占比接近60％，具有很好的生物相容性与抗凝性，但顺应性差，移植物通畅率仅为30％，完全不具备人体动脉的柔韧性与弹性。聚氨酯（PU）材料具有更优良的生物相容性，通畅率更好，可能突破小口径人造血管的难题，但在体内会出现降解和钙化现象。我国生产的聚四氟乙烯（PTFE）大部分为通用型，质量不高，属于中低端产品。在高端产品膨体聚四氟乙烯（ePTFE）方面与西方发达国家仍有较大差距，ePTFE人造血管、医用缝线和心脏补片在国内尚无大规模工业化产品问世，主要依赖进口，价格较为昂贵。

2016年7月，国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》（国发［2016］43号），针对生物医用材料，提出“应重点布局可组织诱导生物医用材料、组织工程产品、新一代植介入医疗器械、人工器官等重大战略性产品，提升医用级基础原材料的标准，构建新一代生物医用材料产品创新链，提升生物医用材料产业竞争力”；《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020）》（2006年）将“先进医疗设备与生物医用材料”作为人口与健康的优先发展主题，要重点研究组织工程等技术，开发人体组织器官替代等新型生物医用材料。上述政策将有效促进我国人造血管行业的健康、快速发展。

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人工血管设计的目标

——模拟替代血管的结构与功能

血管移植物的最终设计目标是在结构和功能上模仿天然血管。因此，先验知识对于构建合适的匹配移植物至关重要。

典型的动脉壁由各种不同的层组成，这些层分为三个主要组（外膜、中膜和内膜）：
• 内膜由单层内皮细胞 (EC) 组成，该单层内皮细胞 (EC) 锚定在由 IV 型胶原蛋白、纤连蛋白和蛋白聚糖组成的薄基底层上。内皮单层的功能是通过提供抗血栓形成表面来维持血管并控制分子通过壁的扩散。
• 中膜由周向组织的平滑肌细胞 (SMC) 层组成，以弹性蛋白和胶原蛋白片为主。它们的可变厚度与血管位置的壁剪切应力 (WSS) 成正比，其中腹主动脉具有最高值。
• 将中膜与动脉外层分界的外弹性层称为外膜。外膜有助于将血管连接到周围组织，并通过允许血管伸展和回缩来提供结构支撑。该层富含胶原蛋白，主要由成纤维细胞组成。
• 除了构成血管的各种细胞外，由支持细胞并将血管壁保持在一起的大分子组成的细胞外基质 (ECM) 是决定组织物理特性的重要成分。ECM 执行的其他功能包括提供结构支撑、承受机械应力、调节细胞增殖和分化、调节生长因子以及促进血管的灵活性。

在对于人工血管的设计方面，则需要考虑到上述多种天然血管的特征。为了实现这些功能，科学家们进行了长达数十年的探索。

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血管移植物的分类

血管移植物根据其来源可分为四类：工程移植物、异种移植物、同种异体移植物和自体移植物。

（一）自体移植物

使用来自同一基因组的人（例如同卵双胞胎）的患者组织或组织通常被称为自体移植。由于免疫反应较低，这些移植物的来源主要来自乳内动脉 (ITA) 或大隐静脉 (SV)。自体动脉移植物通常是首选，因为它们具有抗感染性、几乎没有炎症，并且易于附着在天然血管壁上。然而，自体移植物在老年患者中的不生存能力，加上手术前离体准备和处理时间长，使得这种方法的吸引力降低。

（二）同种异体移植物和异种移植物

同种异体移植物和异种移植物都是分别取自其他患者或物种的组织。使用同种异体移植物的几个问题包括感染、成本、可用性、移植物失败和免疫排斥。虽然在无菌同种异体移植物的处理过程中观察到机械和生物完整性的丧失，但异种移植物的使用面临着与患者对动物的人道待遇的看法。

（三）工程移植物

自体移植物的另一种替代方法是生物工程移植物。这些移植物对自体移植物的偏好通常是因为它们的无限可用性、广泛的材料选择以及优化机械性能以匹配生物替代物的可能性。目前，有两种主要的市售合成移植物：PTFE (Teflon) 和 PET (Dacron)。两种移植物类型都各有优点和缺点。

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来源:思宇MedTech