一种小口径原位组织工程血管及构建方法[0002]心血管疾病是威胁人类健康的严重疾病。心血管疾病的治疗方法主要包括药物治疗、介入治疗和外科手术治疗三大类。当人体局部血管发生严重病变，不能保证血液的正常供应且不适于药物治疗和介入治疗时，则需进行外科血管移植治疗。在军事医学中，血管战创伤，尤其是四肢血管的战创伤是部队战时和平时的常见伤情，受伤原因主要包括炸伤、枪伤、机器致伤、车祸伤及刀伤等，受伤类型主要有血管完全或部分断裂、创伤性动脉瘤、创伤性动静脉瘘等，因此也常常需要外科血管移植治疗。[0003]目前，临床上应用的血管移植物主要是自体血管，例如在冠脉搭桥术中用大隐静脉或胸廓内动脉替代冠状动脉。虽然自体血管手术效果较好，但常常因来源有限而面临无血管可用的问题。因此，人们不得不把目光集中到人工血管替代物上。目前临床上可得到的人工血管替代物多限于可膨性聚四氟乙烯(e-PTFE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)JP涤纶制成的人工合成血管。这些血管替代物用于中等直径(6-10mm，ID)和大直径的(>10mm, ID)血管是比较成功的，但当用于小口径血管(< 6mm，ID)，易造成血栓形成和内膜增生，其有效性受到严重限制，远不能满足临床需要。[0004]在体外模拟构 建机体组织或器官，为器官缺损者提供移植替代物一直是人类追求的伟大理想之一，人们把这门科学称为“组织工程”。组织工程血管(TEBVs)是指模拟正常血管壁的细胞和细胞外基质(ECM)成分，制备、重建或再生血管。TEBVs的构建方法多种多样，但归纳起来，主要是两种策略，即“有支架构建法”和“无支架构建法”。有支架构建法是将种子细胞种植在管型支架材料上，在体外仿生生物反应器中得到功能性的活组织，然后植入体内。有支架构建法不但工艺复杂，成品难以保存，而且由于受到种子细胞来源、支架材料等多种因素的限制，真正实现临床应用还有很长的路要走。无支架构建法的特点是不采用外来支架材料，利用“宿主”自身细胞和其产生的细胞外基质，在仿生生物反应器中直接构建TEBVs。这种TEBVs由于不使用外源性细胞和支架材料，植入后不产生免疫排斥反应，因而有望于应用临床，但其制备过程更加复杂，整个生产过程需要4个月以上，不利于实现产业化和商品化。[0005]随着生物可降解材料和组织工程支架制备工艺的不断发展，人们提出了原位组织工程血管的概念。但尚未有原位组织工程血管及制备方法报道。
[0006]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种小口径原位组织工程血管。[0007]本发明的第二个目的是提供一种小口径原位组织工程血管的及构建方法。[0008]本发明的技术方案概述如下:[0009]一种小口径原位组织工程血管的构建方法，包括如下步骤:
[0010](I)在O~4°C，搅拌条件下，将吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯加入质量体积浓度为8%~10%的聚己内酯二氯甲烷溶液中，室温下反应2~4h，反应混合物放入O~4°C乙醚中沉淀，沉淀物真空干燥；所述吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯、聚己内酯的质量比为1:1~
1.5: 3000，所述聚己内酯的分子量为40,000~100,000 ;
[0011](2)以二氯甲烷为溶剂，分别配制质量体积浓度为50%~70%的聚乙二醇二胺溶液和质量体积浓度为6%~8%的步骤(1)获得的沉淀物溶液，在搅拌条件下，按体积比为
1: 20~30的比例，将聚乙二醇二胺溶液一滴滴地加入到沉淀物溶液中，室温下反应12~24h，将反应混合物加入到O~4°C的乙醇中沉淀，真空干燥后得到聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物；所述聚乙二醇二胺的分子量为2000~6000 ；
[0012](3)将外径为2~6mm的不锈钢管安装至静电纺丝旋转接收装置上，然后以体积比为3: I的二氯甲烷、N-二甲基甲酚胺的混合溶液为溶剂，以质量比为I~3:1~3聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物与聚三亚基碳酸酯的混合物为溶质，配制成质量体积浓度为8%~10%的混合溶液，搅拌均匀，采用静电纺丝技术制备管型支架材料；
[0013](4)以0.05mol/L, pH = 5.6的脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠盐缓冲液为溶剂，配制质量体积浓度为0.4%~0.6%的肝素溶液；在肝素溶液中加入EDC和NHS，37°C下，活化肝素的羟基团lOmin，浸入管型支架材料，于室温，60~80r/min搅拌条件下反应2~6h ;用0.01mol/L PBS溶液浸泡肝素化的管型支架材料2~4h，其间换所述PBS溶液3-6次，再用蒸馏水浸泡2~4h，其间换蒸馏水3-6次；真空干燥，消毒灭菌后得到一种小口径原位组织工程血管，所述EDC与肝素的质量比为1:1~2，EDC与NHS质量比为I~
2: 1，所述EDC为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺的缩写，NHS为N-羟基琥珀酰亚胺的缩写。
[0014]上述方法构建的一种小口径原位组织工程血管。
[0015]本发明的优点:
[0016]本发明首次尝试了以聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物、PTMC为生物可降解材料构建小口径原位组织工程血管，主要具有以下4方面的优点:(1)具有与天然脉管相似的力学性能，其断裂拉伸强度为3.0~7.0Mpa，断裂伸长率为20~40%，爆破强度为2000~3000mmHg，缝合强度为1.5~2.5N ; (2)具有良好的血液相容性，溶血率在0.38%~0.60%范围内，均值为0.51%，凝血酶原时间、活化的部分凝血活酶时间分别为89.77±6.54s、15.74±0.86s ;(3)能通过细胞介导的材料表面侵蚀作用发生逐步的降解，可以持续刺激巨噬细胞积聚，提供适当的慢性炎症反应环境，有利于自体干细胞和祖细胞在支架材料表面及内部的黏附和生长，体内植入3个月，自体细胞侵蚀约占管壁厚度的25% ；(4)成品易于保存，适合工业化生产。



[0017]图1为聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯管型支架材料大体观。
[0018]图2为扫描电镜显示聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯静电纺丝片状材料表面形 态特征。
[0019]图3为扫描电镜显示聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯静电纺丝管型支架材料横断面的形态特征。
[0020]图4为甲苯胺蓝染色显示肝素化后的聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯静电纺丝片状材料。
[0021]图5肝素-甲苯胺蓝络合物紫外-可见光吸收光谱，A:甲苯胺蓝与自由肝素结合；B:肝素化修饰聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯片状材料室温下浸入5mL甲苯胺蓝水溶液(0.lmol/L HCl，2g/L NaCl，0.4g/L甲苯胺蓝)4h。
[0022]图6为激光共聚焦显微镜显示聚己内酯-聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯复合纤维材料表面内皮细胞生长情况。
[0023]图7为苏木素-伊红染色法显示小口径原位组织工程血管(实施例1制备)植入小鼠皮下组织I个月组织形态学变化。
[0024]图8为免疫荧光染色显示小口径原位组织工程血管(实施例1制备)植入小鼠皮下组织I个月，材料降解及周围⑶68+巨噬细胞分布情况。
[0025]图9为苏木素-伊红染色法染色显示两种管型材料植入小鼠皮下组织I个月，内腔组织形态学变化，A:聚己内酯管型材料；B:小口径原位组织工程血管(实施例1制备)。
[0026]图10为免疫荧光染色显示小口径原位组织工程血管(实施例1制备)植入小鼠皮下组织I个月，内腔⑶105+间充质干细胞及⑶11+炎症细胞分布情况。 [0027]图11为苏木素-伊红染色法染色显示小口径原位组织工程血管(实施例1制备)植入小鼠皮下组织3个月组织形态学变化。

[0028]下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
[0029]本发明所涉及的EDC为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)_碳化二亚胺的缩写，NHS为N-羟基琥珀酰亚胺的缩写。PCL-PEG/PTMC是聚己内酯-聚乙二醇二胺嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯的缩写
[0030]实施例1
[0031]一种小口径原位组织工程血管的构建方法，包括如下步骤:
[0032](I)在2°C，搅拌条件下，将吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯加入浓度为9% (w/v)的聚己内酯二氯甲烷溶液中，室温下反应3h，反应混合物放入2°C乙醚中沉淀，沉淀物真空干燥；所述吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯、聚己内酯的质量比为1: 1.2: 3000，所述聚己内酯的分子量为70，000 ；
[0033](2)以二氯甲烷为溶剂，分别配制浓度为60% (w/v)的聚乙二醇二胺溶液和浓度为7% (w/v)的步骤⑴获得的沉淀物溶液，在搅拌条件下，按体积比为1: 25的比例，将聚乙二醇二胺溶液一滴滴地加入到沉淀物溶液中，室温下反应18h，将反应混合物加入到2°C的乙醇中沉淀，真空干燥后得到聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物；所述聚乙二醇二胺的分子量为4000 ；
[0034](3)将外径为4mm的不锈钢管安装至静电纺丝旋转接收装置上，然后以体积比为
3: I的二氯甲烷、N-二甲基甲酚胺的混合溶液为溶剂，以质量比为1:1聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物与聚三亚基碳酸酯的混合物为溶质，配制成浓度为9% (w/v)的混合溶液，搅拌均匀，采用静电纺丝技术制备管型支架材料，具体方法为:装入带有直径18G点胶针头的20ml注射器中，将带有2mm外径的不锈钢管安装至旋转接收装置上，进行静电纺丝，纺丝条件为:转速500rpm，电压25kV，针头喷嘴于收集装置距离20cm。微量注射器速度3ml/h，溶液体积2ml。电喷后从不锈钢管上小心取下聚己内酯_聚乙二醇嵌段共聚物/聚三亚基碳酸酯管型支架材料，真空干燥24h，去除残留的有机溶剂和水分，密封包装，4°C保存待用；
[0035](4)以0.05mol/L,pH = 5.6的脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠盐缓冲液为溶剂，配制浓度为0.5% (w/v)的肝素溶液；在肝素溶液中加入EDC和NHS, 37°C下,活化肝素的羟基团IOmin,浸入管型支架材料,于室温，70r/min搅拌条件下反应4h ;用0.01mol/LPBS溶液浸泡肝素化的管型支架材料3h，其间换所述PBS溶液4次，再用蒸馏水浸泡3h，其间换蒸馏水4次；真空干燥，消毒灭菌后得到一种小口径原位组织工程血管，所述EDC与肝素的质量比分别为1: 1.5，EDC与NHS质量比为1.5: I。
[0036]实施例2
[0037]一种小口径原位组织工程血管的构建方法，包括如下步骤:
[0038](I)在4°C，搅拌条件下，将吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯加入浓度为8% (w/v)的聚己内酯二氯甲烷溶液中，室温下反应4h，反应混合物放入4°C乙醚中沉淀，沉淀物真空干燥；所述吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯、聚己内酯的质量比为1:1: 3000，所述聚己内酯的分子量为40，000 ；
[0039](2)以二氯甲烷为溶剂，分别配制浓度为50% (w/v)的聚乙二醇二胺溶液和浓度为6% (w/v)的步骤⑴获得的沉淀物溶液，在搅拌条件下，按体积比为1: 20的比例，将聚乙二醇二胺溶液一滴 滴地加入到沉淀物溶液中，室温下反应12h，将反应混合物加入到4°C的乙醇中沉淀，真空干燥后得到聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物；所述聚乙二醇二胺的分子量为2000 ；
[0040](3)将外径为2mm的不锈钢管安装至静电纺丝旋转接收装置上，然后以体积比为
3: I的二氯甲烷、N-二甲基甲酚胺的混合溶液为溶剂，以质量比为2: 3聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物与聚三亚基碳酸酯的混合物为溶质，配制成浓度为8% (w/v)的混合溶液，搅拌均匀，采用静电纺丝技术制备管型支架材料；真空干燥24h，去除残留的有机溶剂和水分，密封包装，4°C保存待用；
[0041](4)以0.05mol/L, pH = 5.6的脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠盐缓冲液为溶剂，配制浓度为0.4% (w/v)的肝素溶液；在肝素溶液中加入EDC和NHS，37°C下，活化肝素的羟基团IOmin,浸入管型支架材料,于室温，60r/min搅拌条件下反应6h ;用0.01mol/LPBS溶液浸泡肝素化的管型支架材料2h，其间换所述PBS溶液3次，再用蒸馏水浸泡2h，其间换蒸馏水3次；真空干燥，消毒灭菌后得到一种小口径原位组织工程血管，所述EDC与肝素的质量比分别为1: 1，EDC与NHS质量比为1:1。
[0042]实施例3
[0043]一种小口径原位组织工程血管的构建方法，包括如下步骤:
[0044](I)在0°C，搅拌条件下，将吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯加入浓度为10% (w/v)的聚己内酯二氯甲烷溶液中，室温下反应2h，反应混合物放入0°C乙醚中沉淀，沉淀物真空干燥；所述吡啶、对硝基苯基氯甲酸酯、聚己内酯的质量比为1: 15: 3000，所述聚己内酯的分子量为100，000 ；
[0045](2)以二氯甲烷为溶剂，分别配制浓度为70% (w/v)的聚乙二醇二胺溶液和浓度为8% (w/v)的步骤⑴获得的沉淀物溶液，在搅拌条件下，按体积比为1: 30的比例，将聚乙二醇二胺溶液一滴滴地加入到沉淀物溶液中，室温下反应24h，将反应混合物加入到(TC的乙醇中沉淀，真空干燥后得到聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物；所述聚乙二醇二胺的分子量为6000 ；
[0046](3)将外径为6mm的不锈钢管安装至静电纺丝旋转接收装置上，然后以体积比为
3: I的二氯甲烷、N-二甲基甲酚胺的混合溶液为溶剂，以质量比为3: I聚己内酯聚乙二醇二胺嵌段共聚物与聚三亚基碳酸酯的混合物为溶质，配制成浓度为10% (w/v)的混合溶液，搅拌均匀，采用静电纺丝技术制备管型支架材料，真空干燥24h，去除残留的有机溶剂和水分，密封包装，4°C保存待用；
[0047](4)以0.05mol/L, pH = 5.6的脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠盐缓冲液为溶剂，配制浓度为0.6% (w/v)的肝素溶液；在肝素溶液中加入EDC和NHS，37°C下，活化肝素的羟基团IOmin,浸入管型支架材料,于室温，80r/min搅拌条件下反应2h ;用0.01mol/LPBS溶液浸泡肝素化的管型支架材料4h，其间换所述PBS溶液6次，再用蒸馏水浸泡4h，其间换蒸馏水6次；真空干燥，消毒灭菌后得到一种小口径原位组织工程血管，所述EDC与肝素的质量比分别为1: 2，EDC与NHS质量比为2: I。
[0048]实施例4
[0049]PCL-PEG/PTMC 片状材料制备:
[0050]以体积比为3: I的二氯甲烷、N-二甲基甲酚胺的混合溶液为溶剂，以质量比为
1: I聚己内酯-聚乙二醇二胺嵌段共聚物与聚三亚基碳酸酯的混合物为溶质，配制成浓度为9% (w/v)的混合溶液，搅拌均匀，采用静电纺丝技术，通过平板接收装置制备片层材料。真空干燥24h，去除残留的有机溶剂和水分，密封包装，4°C保存待用。
[0051]实施例5 [0052]肝素化PCL-PEG/PTMC片状材料的制备
[0053]以0.05mol/L, pH = 5.6的脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠盐缓冲液为溶剂，配制浓度为0.5% (w/v)的肝素溶液；在肝素溶液中加入EDC和NHS, 37°C下,活化肝素的羟基团lOmin，浸入实施例4制备的PCL-PEG/PTMC片状材料，于室温，70r/min搅拌条件下反应4h ;用0.01mol/L PBS溶液浸泡肝素化修饰PCL-PEG/PTMC片状材料3h，其间换所述PBS溶液4次，再用蒸馏水浸泡3h，其间换蒸馏水4次；真空干燥，消毒灭菌后得到肝素化PCL-PEG/PTMC片状材料，所述EDC与肝素的质量比分别为1: 1，EDC与NHS质量比为
2: 10
[0054]实施例6
[0055]对实施例1涉及的小口径原位组织工程血管及相关材料分别留取标本，依下述方法分别进行形态学、肝素含量、力学性能及生物相容性检测。
[0056]一、检测方法
[0057]( 一 ) PCL-PEG/PTMC支架材料的形态学观察
[0058]将实施例4制备的PCL-PEG/PTMC片状材料和实施例1步骤(3)获得的管型支架材料入临界点干燥仪中干燥2h ;离子溅射仪中喷金3min，于扫描电镜下观察各样品形态学特征，采用图像分析系统测量静电纺丝直径见图2和图3。
[0059] ( 二 )肝素化修饰PCL-PEG/PTMC片状材料肝素含量的测定
[0060]1.肝素标准曲线的绘制:将0、0.l、0.2、0.4、0.8、L0、L2mg肝素钠分别溶解于2mL0.1mol HC1/0.2% NaCl液体中；加入2mL质量分数为0.0004的甲苯胺蓝至每个标本中，室温下反应4h形成肝素-甲苯胺蓝络合物，3000g离心10min，去除上清液，重复以上过程3次；以5mL4: I乙醇与0.lmol/L NaOH混合液(V/V)溶解沉淀液，I: 10稀释后，于530nm处以分光光度计测吸光值。
[0061]2.肝素含量测定:将实施例5获得的片状材料室温下浸入5mL甲苯胺蓝水溶液(0.lmol/L HCl, 2g/L NaCl, 0.4g/L甲苯胺蓝)4h ;形成肝素-甲苯胺蓝络合物之后,蒸懼水洗涤3次，每次lh，静置过夜；肝素-甲苯胺蓝络合物以5mL4: I乙醇与0.lmol/L NaOH混合液(V/V)溶解，I: 5稀释后，于530nm处以分光光度计测吸光值，见图5。
[0062](三)力学性能检测
[0063]1.断裂拉伸强度和断裂伸长率的检测:将各实施例中获得的小口径原位组织工程血管沿长轴切开，在Instron万能材料实验机上进行拉伸实验，记录断裂拉伸强度和断裂伸长率，检测原位组织工程血管抗拉伸能力和变形能力。
[0064]2.爆破强度测定:将各实施例中得到的小口径原位组织工程血管标本连接于爆破压测量表，游离端封闭，装置内充盈PBS液，调节加压螺栓压缩腔内的液体，记录管型材料爆破前所达到的最高压力，检测小口径原位组织工程血管对压力变化的耐受能力。
[0065]3.缝合强度测定:将各实施例中得到的小口径原位组织工程血管一端夹在Instron万能材料实验机上,另一端以6-0的尼龙缝合线连接于另一个夹具上,然后以Imm/min的速度匀速牵拉，记录完全断裂时的拉力，检测原位组织工程血管的可缝合性。
[0066](四)生物相容性检测
[0067]1.血液相容性检测
[0068]I)溶血率测定:肝素化修饰PCL-PEG/PTMC片状材料与PCL-PEG/PTMC片状材料各5g,剪成5mmX20mm小条；新鲜健康志愿者静脉血与抗凝剂(枸橼酸葡萄糖缓冲液)按9: I (体积比)均匀混合；该抗凝血再与生理盐水按1: 1.25(体积比)稀释，得到稀释抗凝血；按表1所示方法分组，并在各试管内分别加入试样、生理盐水或蒸馏水，将所有试管放入37°C温箱恒温30min，向各管分别加入稀释抗凝血0.2mL，轻摇混匀，37°C温箱中孵育60min，各管液体750g离心5min，以蒸馏水为参比，在波长545nm处测定上清液的吸光度。按公式HR = (DtDnc)/(DpcDnc) X 100%，式中HR为溶血率，Dt为试验样品的吸光度；Dn。为阴性对照的吸光度；DP。为阳性对照的吸光度。
[0069]表1