人造靜脈何時才能臨床應用

1、人造靜脈何時才能臨床應用核心提示 血管病成為當今多發(fā)疾病，血管由于動脈硬化、老化或破損等原因而不能正常工作是醫(yī)學需要解決的一大難題，而現(xiàn)代科學技術的發(fā)展使人工血管制造和移植成為可能。這不，德國科學家用3D打印技術加工出了人造血管，那么，它和已經出現(xiàn)的人造血管有何區(qū)別？能否應用和移植？ 3D生物打印技術開辟人造血管新路 遼寧日報：德國用3D打印的方法來制備人工血管，是如何實現(xiàn)的？ 曹傳寶：人工血管的制造有很多方法，用3D打印的方法是其中一種機械加工方法，應該是一種新的嘗試。 遼寧日報：這個血管是如何打印出來的？ 曹傳寶：我沒有看到原文，根據我的理解，它和別的材料打印應該是類似的。我們平時對平面打

2、印司空見慣：打印機里裝有墨水，計算機里的文檔、圖案通過打印機內的激光等技術被添加墨水，打印在紙張上，而3D打印則把墨水換成了構成預打印物體的材料，平面的文本變成了使用3D輔助軟件設計的欲打印物體的3D模型，然后通過3D打印機把原料添加到這個3D模型中，最終形成這個物體。 遼寧日報：如何添加的？打印血管過程中“墨水”是血管細胞嗎？ 曹傳寶：3D打印是斷層掃描的逆過程。斷層掃描是把某個東西“切”成無數疊加的片，而3D打印就是按照片的行列、層疊順序依次一片一片添加材料，然后疊加到一起，就成為一個立體物體。血管要想被打印出來，其“墨水”應該是構成血管的各種高分子材料及血管內皮細胞等。3D打印過程，其實

3、是一個機械填充的過程，這個過程應該說是一個機械制造領域的進步，3D打印技術本身就是計算機和機械制造相集合的產物，早已出現(xiàn)，目前已經可以打印出多種物品，如衣服等，那么就有科學家嘗試著是否能打印出人體組織和器官，2009年底，全球首臺商業(yè)化3D生物打印機被研制出來，開始試驗通過這一技術來形成人體器官。 遼寧日報：打印出的血管能否移植到人體內？ 曹傳寶：首先這是一個機械制造過程，是一種手段，它要想“打印”出能為人體所利用的組織器官，其基礎還是要建立在生物學、醫(yī)學、材料科學的發(fā)展上，因為無論是作為“墨水”的原材料，還是“打印”出的器官，一個來源，一個去處都是很關鍵的問題，人體器官的復雜性決定了其不能像

4、打印盒子、皮包一樣那樣原料和用途都很單一。 遼寧日報：也就是說打印僅僅是一個初步的工作，能否真正應用到人體則還有很長的路要走？ 曹傳寶：是的，像牙齒這類結構和在人體中的作用比較單一的器官比較容易應用到人體，而像血管這樣在人體中與其他組織器官相容性要求非常高的組織器官，則并不是加工出來了就標志著取得了成功，真正的成功是可被移植到人體內替代受損血管，并發(fā)揮更長久的良好作用，其實，人造血管早在100多年前就被研究，如果單從加工的手段來講，早在20世紀50年代有了針織和機織的辦法，目前已經“織”成了可以移植和應用的大口徑人工血管。 遼寧日報：用紡織的方法來制造人工血管？ 曹傳寶：這要先說說人造血管的材

5、料。血管的自體移植和異體移植都有很大的局限性，所以，在化工及材料科學不斷發(fā)展的基礎上，科學家嘗試了很多材料來做人工血管，如PVC （聚氯乙烯）、聚丙烯腈（腈綸）、聚酯（滌綸）、絲綢、粘膠、PTFE（聚四氟乙烯），都不太理想，移植到人體后都出現(xiàn)了較大的問題，近年來天然絲（真絲）或合纖絲（聚氨酯、聚乙烯、聚四氟乙烯）等材料由于具備多種良好的性能，被應用到人造血管上。有了材料的可能性，我們就要考慮如何把它做成血管。由于這些材料是纖維，因此可以通過織造方法來做出血管，當然，由于血管的細、薄，對織造的要求很高?？椩旆譃闄C織和針織，現(xiàn)在都較為成熟，不但可以織造出各種口徑的人工血管，其中大口徑人工血管已在移

6、植和臨床中應用和成功。目前又出現(xiàn)了3D打印技術，那么人工血管的加工手段就豐富了起來，為人工血管的制造探索了新路。 人造動脈已臨床應用但人造靜脈還是空白 遼寧日報：還有用組織工程的辦法來做人工血管吧？ 曹傳寶：是的，組織工程是目前人造組織器官的重要方法，它先制造一個支架，把目標器官的細胞或干細胞放到這個支架上使其在上面定向生長一段時間，然后再一起移植到人體內，逐漸長成組織器官，同時這個支架是用可降解材料做成的，可為人體所吸收。組織工程一般具有高度組織相容性、可生長性、可塑性及無排斥反應等特點，血管也在嘗試著用這種組織工程的辦法來實現(xiàn)。比如，使用內皮細胞種植技術對人造血管進行內皮化,即將自體血管內

7、皮細胞種植在人造血管的腔壁上,經過組織培養(yǎng),使其形成內皮化的腔面,以增強抗血栓能力。 遼寧日報：這個構造過程好像與用3D打印血管有點類似？ 曹傳寶：如果從支架和模型這個思路看確實有相似的地方，一個是3D模型，一個是血管支架，然后填充高分子材料或內皮細胞，區(qū)別是一個完全是在體外完成，一個在體外成長一段時間后再移植至體內讓其生長。而3D打印技術在體外加工成血管這點又和人工織造血管相類似。但是無論哪種方法，目標并不是制造出一個有著血管外形的東西就完事，而是真正在體內實現(xiàn)血管功能。 遼寧日報：既然材料和移植即血管的功能實現(xiàn)是人造血管研制成功的基礎，那么我們就想多了解一下這方面的情況。您剛才提到已經有了

8、大口徑的人造血管，并成功應用到了臨床和移植，那么也就是說小口徑的還沒有研制成功？ 曹傳寶：目前，直徑在6毫米以上的大口徑人造血管的研究已經取得突破性進展，在臨床上得到廣泛應用，如果一個人某段主動脈血管出現(xiàn)問題，那么可以通過移植人造血管的辦法來替代其功能，而如果一個人的某段靜脈出現(xiàn)問題，那么目前還無法替代，因為直徑小于6毫米以下的小口徑人造血管離實際應用還有距離。 小口徑人造血管移植血栓問題是核心難題 遼寧日報：是不是因為太細，靜脈血流動性又差，容易發(fā)生血管栓塞？ 曹傳寶：是的，血管栓塞的問題是人造血管移植后最為核心的問題及難題。血液與血管腔接觸時易引發(fā)血小板聚集，促使血栓形成，小口徑人造血管這

9、個問題十分明顯，血管表面孔隙率及滲透壓也是誘導血小板聚集的重要因素，目前多種高分子材料人造血管包括滌綸人造血管、真絲人造血管、膨化聚四氟乙烯人造血管都已在大口徑人造血管上得到應用，但是在小口徑人造血管上尚不能很好地解決這個問題。 遼寧日報：血管要承受血液的流動，那么人工血管是否要承受住這種沖擊而不斷裂？ 曹傳寶：是的，我們知道血管在體內會承受一定壓力，人體內的血壓不是靜止不變的，隨著心臟的搏動而改變，所以人工血管替代物要耐受這種收縮和舒張的壓力變化。這就要求人造血管材料除了具有一定的強度以外還要有一定的彈性，能承受壓力而不破裂，還要能實現(xiàn)一定的彎曲度（順應性），主要在與自體血管連接時，改變原來

10、血管的彎曲度。這些都是小口徑人造血管的瓶頸，是其移植失敗的主要原因，所以說別小看了一段細細的血管，其內在屬性十分復雜，理想的人造血管應有良好的組織相容性、抗血栓性、物理穩(wěn)定性、抗感染性和便于外科醫(yī)生手術操作，目前科學家在努力攻克這道難關，希望能完美地解決這些問題。 遼寧日報：據了解，您的研究小組研制出的小口徑人造血管，目前已經完成了動物實驗的過程，它是使用什么材料做的，對血栓和脆性等問題采用了何種解決思路？ 曹傳寶：絲素蛋白是蠶絲纖維中的組成成份之一,作為天然生物蛋白,除了具有優(yōu)異的機械性能之外,還具有良好的生物相容性,我們的小口徑人造血管的材料就是采用絲素蛋白作為基本的原料，它本身就具有良好的抗凝血性能，通過改性進一步改善了其抗凝血性，可以有效阻止凝血因子在絲素蛋白制備的血管表面形成凝血，從而減少血管堵塞的幾率。關于材料脆性的問題的解決，則主要通過改變絲素蛋白材料的制備工藝來解決，合適的工藝條件下完全可以制備出具有彈性的血管材料。 遼寧日報：據調查，現(xiàn)在我國各大醫(yī)院的臨床手術中，所采用的大口徑人造血管多為進口，也就是說我們還沒有自己的人造血管，您覺得如何改變我國的人造血管研制及產業(yè)化落后的局面？ 曹傳寶：目前醫(yī)療上對人造血管的需求量非常大。大口徑血管我們國家自己也能制造，但由