人造靜脈何時(shí)才能臨床應(yīng)用

1、人造靜脈何時(shí)才能臨床應(yīng)用核心提示 血管病成為當(dāng)今多發(fā)疾病，血管由于動(dòng)脈硬化、老化或破損等原因而不能正常工作是醫(yī)學(xué)需要解決的一大難題，而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人工血管制造和移植成為可能。這不，德國(guó)科學(xué)家用3D打印技術(shù)加工出了人造血管，那么，它和已經(jīng)出現(xiàn)的人造血管有何區(qū)別？能否應(yīng)用和移植？ 3D生物打印技術(shù)開(kāi)辟人造血管新路 遼寧日?qǐng)?bào)：德國(guó)用3D打印的方法來(lái)制備人工血管，是如何實(shí)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(jī)械加工方法，應(yīng)該是一種新的嘗試。 遼寧日?qǐng)?bào)：這個(gè)血管是如何打印出來(lái)的？ 曹傳寶：我沒(méi)有看到原文，根據(jù)我的理解，它和別的材料打印應(yīng)該是類(lèi)似的。我們平時(shí)對(duì)平面打

2、印司空見(jiàn)慣：打印機(jī)里裝有墨水，計(jì)算機(jī)里的文檔、圖案通過(guò)打印機(jī)內(nèi)的激光等技術(shù)被添加墨水，打印在紙張上，而3D打印則把墨水換成了構(gòu)成預(yù)打印物體的材料，平面的文本變成了使用3D輔助軟件設(shè)計(jì)的欲打印物體的3D模型，然后通過(guò)3D打印機(jī)把原料添加到這個(gè)3D模型中，最終形成這個(gè)物體。 遼寧日?qǐng)?bào)：如何添加的？打印血管過(guò)程中“墨水”是血管細(xì)胞嗎？ 曹傳寶：3D打印是斷層掃描的逆過(guò)程。斷層掃描是把某個(gè)東西“切”成無(wú)數(shù)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(gè)立體物體。血管要想被打印出來(lái)，其“墨水”應(yīng)該是構(gòu)成血管的各種高分子材料及血管內(nèi)皮細(xì)胞等。3D打印過(guò)程，其實(shí)

3、是一個(gè)機(jī)械填充的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)機(jī)械制造領(lǐng)域的進(jìn)步，3D打印技術(shù)本身就是計(jì)算機(jī)和機(jī)械制造相集合的產(chǎn)物，早已出現(xiàn)，目前已經(jīng)可以打印出多種物品，如衣服等，那么就有科學(xué)家嘗試著是否能打印出人體組織和器官，2009年底，全球首臺(tái)商業(yè)化3D生物打印機(jī)被研制出來(lái)，開(kāi)始試驗(yàn)通過(guò)這一技術(shù)來(lái)形成人體器官。 遼寧日?qǐng)?bào)：打印出的血管能否移植到人體內(nèi)？ 曹傳寶：首先這是一個(gè)機(jī)械制造過(guò)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(chǔ)還是要建立在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展上，因?yàn)闊o(wú)論是作為“墨水”的原材料，還是“打印”出的器官，一個(gè)來(lái)源，一個(gè)去處都是很關(guān)鍵的問(wèn)題，人體器官的復(fù)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?qǐng)?bào)：也就是說(shuō)打印僅僅是一個(gè)初步的工作，能否真正應(yīng)用到人體則還有很長(zhǎng)的路要走？ 曹傳寶：是的，像牙齒這類(lèi)結(jié)構(gòu)和在人體中的作用比較單一的器官比較容易應(yīng)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(lái)了就標(biāo)志著取得了成功，真正的成功是可被移植到人體內(nèi)替代受損血管，并發(fā)揮更長(zhǎng)久的良好作用，其實(shí)，人造血管早在100多年前就被研究，如果單從加工的手段來(lái)講，早在20世紀(jì)50年代有了針織和機(jī)織的辦法，目前已經(jīng)“織”成了可以移植和應(yīng)用的大口徑人工血管。 遼寧日?qǐng)?bào)：用紡織的方法來(lái)制造人工血管？ 曹傳寶：這要先說(shuō)說(shuō)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(xué)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，科學(xué)家嘗試了很多材料來(lái)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(wèn)題，近年來(lái)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(yīng)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(guò)織造方法來(lái)做出血管，當(dāng)然，由于血管的細(xì)、薄，對(duì)織造的要求很高。織造分為機(jī)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(yīng)用和成功。目前又出現(xiàn)了3D打印技術(shù)，那么人工血管的加工手段就豐富了起來(lái)，為人工血管的制造探索了新路。 人造動(dòng)脈已臨床應(yīng)用但人造靜脈還是空白 遼寧日?qǐng)?bào)：還有用組織工程的辦法來(lái)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(gè)支架，把目標(biāo)器官的細(xì)胞或干細(xì)胞放到這個(gè)支架上使其在上面定向生長(zhǎng)一段時(shí)間，然后再一起移植到人體內(nèi)，逐漸長(zhǎng)成組織器官，同時(shí)這個(gè)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(zhǎng)性、可塑性及無(wú)排斥反應(yīng)等特點(diǎn)，血管也在嘗試著用這種組織工程的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，使用內(nèi)皮細(xì)胞種植技術(shù)對(duì)人造血管進(jìn)行內(nèi)皮化,即將自體血管內(nèi)

7、皮細(xì)胞種植在人造血管的腔壁上,經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng),使其形成內(nèi)皮化的腔面,以增強(qiáng)抗血栓能力。 遼寧日?qǐng)?bào)：這個(gè)構(gòu)造過(guò)程好像與用3D打印血管有點(diǎn)類(lèi)似？ 曹傳寶：如果從支架和模型這個(gè)思路看確實(shí)有相似的地方，一個(gè)是3D模型，一個(gè)是血管支架，然后填充高分子材料或內(nèi)皮細(xì)胞，區(qū)別是一個(gè)完全是在體外完成，一個(gè)在體外成長(zhǎng)一段時(shí)間后再移植至體內(nèi)讓其生長(zhǎng)。而3D打印技術(shù)在體外加工成血管這點(diǎn)又和人工織造血管相類(lèi)似。但是無(wú)論哪種方法，目標(biāo)并不是制造出一個(gè)有著血管外形的東西就完事，而是真正在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)血管功能。 遼寧日?qǐng)?bào)：既然材料和移植即血管的功能實(shí)現(xiàn)是人造血管研制成功的基礎(chǔ)，那么我們就想多了解一下這方面的情況。您剛才提到已經(jīng)有了

8、大口徑的人造血管，并成功應(yīng)用到了臨床和移植，那么也就是說(shuō)小口徑的還沒(méi)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(jīng)取得突破性進(jìn)展，在臨床上得到廣泛應(yīng)用，如果一個(gè)人某段主動(dòng)脈血管出現(xiàn)問(wèn)題，那么可以通過(guò)移植人造血管的辦法來(lái)替代其功能，而如果一個(gè)人的某段靜脈出現(xiàn)問(wèn)題，那么目前還無(wú)法替代，因?yàn)橹睆叫∮?毫米以下的小口徑人造血管離實(shí)際應(yīng)用還有距離。 小口徑人造血管移植血栓問(wèn)題是核心難題 遼寧日?qǐng)?bào)：是不是因?yàn)樘?xì)，靜脈血流動(dòng)性又差，容易發(fā)生血管栓塞？ 曹傳寶：是的，血管栓塞的問(wèn)題是人造血管移植后最為核心的問(wèn)題及難題。血液與血管腔接觸時(shí)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(gè)問(wèn)題十分明顯，血管表面孔隙率及滲透壓也是誘導(dǎo)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(yīng)用，但是在小口徑人造血管上尚不能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。 遼寧日?qǐng)?bào)：血管要承受血液的流動(dòng)，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(nèi)會(huì)承受一定壓力，人體內(nèi)的血壓不是靜止不變的，隨著心臟的搏動(dòng)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(qiáng)度以外還要有一定的彈性，能承受壓力而不破裂，還要能實(shí)現(xiàn)一定的彎曲度（順應(yīng)性），主要在與自體血管連接時(shí)，改變?cè)瓉?lái)

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(shuō)別小看了一段細(xì)細(xì)的血管，其內(nèi)在屬性十分復(fù)雜，理想的人造血管應(yīng)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(shù)操作，目前科學(xué)家在努力攻克這道難關(guān)，希望能完美地解決這些問(wèn)題。 遼寧日?qǐng)?bào)：據(jù)了解，您的研究小組研制出的小口徑人造血管，目前已經(jīng)完成了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，它是使用什么材料做的，對(duì)血栓和脆性等問(wèn)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(jī)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(guò)改性進(jìn)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(guān)于材料脆性的問(wèn)題的解決，則主要通過(guò)改變絲素蛋白材料的制備工藝來(lái)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?qǐng)?bào)：據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在我國(guó)各大醫(yī)院的臨床手術(shù)中，所采用的大口徑人造血管多為進(jìn)口，也就是說(shuō)我們還沒(méi)有自己的人造血管，您覺(jué)得如何改變我國(guó)的人造血管研制及產(chǎn)業(yè)化落后的局面？ 曹傳寶：目前醫(yī)療上對(duì)人造血管的需求量非常大。大口徑血管我們國(guó)家自己也能制造，但由