人工血管系列，將深入分析人工血管的制備、臨床應用、市場容量、國內外代表產品以及創新產品研究現狀。本篇首先介紹自體血管組成結構，進而深入整理盤點人工血管各種制作材料及制備技術，并對優缺點進行匯總對比。

 自體動脈血管結構與功能

人體動脈血管由內膜，中膜和外膜三層結構組成。不同口徑和部位的血管，每層的厚度不同。其中：

內膜直接與血液接觸，由附著于基底膜的結締組織床上的內皮細胞構成。內皮細胞層可以阻止凝血和補體因子的活化，并抑制白細胞和血小板的粘附[1]。此外還參與血管收縮擴張，生長和血管重塑的調節[2]。

中膜是血管壁的中間層，主要由平滑肌細胞（SMC）組成，還有彈性組織層和少量膠原蛋白。中膜層有助于血管抵抗由血流和腔內壓力的生理脈動引起的重復擴張和收縮。

外膜層由疏松結締組織組成，以成纖維細胞為主，當血管受損傷吋，成纖維細胞具有修復外膜的能力[3]。

在這三層中，中膜層SMC、膠原蛋白和彈性蛋白纖維主要承擔了保證血管的機械強度和彈性的功能。

圖. 動脈三層結構示意圖[4]

圖. 人體主要動脈血管直徑范圍[5]

 人工血管常用材料及制作技術

按照口徑大小，人工血管分為大、中、小三種規格，通常稱10毫米以上的為大口徑，介于6毫米和10毫米之間的為中等口徑，小于6毫米的是小口徑。

理想的支架材料力學特性應盡可能與天然動脈相匹配，替代材料應該是彈性的，機械上有耐用性，可降解以及具有良好的生物相容性[6]。

▍2.1人工血管的制作材料

（1）天然高分子材料：天然高分子材料如膠原、明膠、海藻酸鈉、殼聚糖等，一般具有無毒、親水、細胞親和性及生物相容性好等特點，特別適用于制備人工血管。但這些天然高分子材料往往力學性能欠佳，需進行一定處理后方可滿足人工血管的材料需求；

（2）合成高分子材料：滌綸、聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯（PU）、聚己內酯（PCL），聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）等先后被應用于人工血管的研發。合成高分子材料具有來源可控、質量穩定性高、加工簡單及機械性能好等優點，目前對這些傳統高分子材料的研究與改良也是目前的熱點方向之一；

（3）動物源脫細胞基質材料：將同種或者異種來源的動物血管或腸系膜，通過酶處理、超聲或離心技術處理成脫細胞基質后，制備成組織工程人工血管[7]。

目前，應用滌綸、聚四氟乙烯、天然真絲等人造材料制備的大、中口徑人工血管已經應用于臨床，并取得了滿意的效果；但迄今為止，還沒有人工小口徑(直徑<6 mm)血管上市。

主要原因是：材料自身的血液相容性及抗凝血性能不佳，當與血液接觸后會不同程度的產生纖維蛋白和血小板沉積，造成管腔狹窄，血管閉塞；由于小血管系統中血流速度慢、血壓低，而這些非降解材料無法支持內皮細胞的黏附和生長，人工血管植入體內后不能盡快內皮化，造成血管狹窄、栓塞發生，小口徑人工血管的遠期通暢率無法保證[8]。

目前對于小口徑血管產品的研究是公司以及高校科研的重點及難點。

表1、小口徑血管支架材料種類特點[8]

▍2.2人工血管的制備技術

（1）生物涂層技術：理想的人工血管材料應該具有抗血栓、抗血小板聚集、組織相容性好、無炎性反應等特點，研究人員在材料的表面鏈接小分子或者表面活性劑，通過改善血管內皮細胞在血管材料內壁上的附著情況，增強抗血栓、抗凝血、提高長期血流通暢率；

（2）靜電紡絲技術：該技術設備簡單，成本較為低廉，可以靈活控制等優點，廣泛用于血管支架材料的研究中。靜電紡絲技術是利用高壓靜電場作用，使材料溶液形成帶電的噴射流，并在電場中被拉伸，最后接收形成無紡狀態的納米纖維層或者微米纖維層。這種纖維層具有與人體組織細胞外基質膜類似的結構，且具有高孔隙率等特點，有利于自體細胞的黏附、增殖，提高人工血管的生物相容性；

圖. 靜電紡絲原理[9]

（3）組織工程是一門新興的交叉學科，從再生角度為血管移植提供新的途徑。其方法是將種子細胞接種于天然或合成材料支架上，進而構建從形態到功能均與活體血管接近的組織工程化血管，在植入前進行脫細胞處理，避免免疫排斥問題。

圖. 組織工程原理人工血管原理圖[10]

參考資料：

【1】Zhao J, Chen H, Liu N, Chen J, Gu Y, Chen J, Yang K. Role of Hyperhomocysteinemia and Hyperuricemia in Pathogenesis of Atherosclerosis. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2017 Dec;26(12):2695-2699.  

【2】Lakatta EG, Levy D. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part I: aging arteries: a "set up" for vascular disease. Circulation. 2003 Jan 7;107(1):139-46. 

【3】秦怡博. 心血管生物材料的組織再生過程研究[D].北京協和醫學院,2019. 

【4】資料來源：網絡公開資料整理，侵權請聯系刪除.

【5】資料來源：網絡公開資料，和義廣業整理.

【6】Smit FE, Dohmen PM. Cardiovascular tissue engineering: where we come from and where are we now? Med Sci Monit Basic Res. 2015 Jan 27;21:1-3. 

【7】嚴拓,劉雅文,吳燦,周峰,劉思詩,劉園,歐陽晨曦.人工血管研究現狀與應用優勢[J].中國組織工程研究,2018,22(30):4849-4854. 

【8】徐志偉,譚燕,吳昊,李溫斌.小口徑人工血管支架材料:問題與前景[J].中國組織工程研究,2014,18(03):452-457. 

【9】Awad NK, Niu H, Ali U, Morsi YS, Lin T. Electrospun Fibrous Scaffolds for Small-Diameter Blood Vessels: A Review. Membranes (Basel). 2018 Mar 6;8(1):15. doi: 10.3390/membranes8010015. PMID: 29509698; PMCID: PMC5872197. 

【10】Shannon L. M. Dahl et al.Readily Available Tissue-Engineered Vascular Grafts. Sci Transl Med 3, 68ra9 (2011).