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丝涤混构小口径人造血管的成型及性能研究

作　者: 杨小元
导　师: 王璐
学　校: 东华大学
专　业:
关键词: 丝素涤纶小口径人造血管制备力学性能生物相容性
分类号: R318.08
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

由于内膜损伤、器质性或功能性破损等原因导致的小口径血管疾病正日益威胁着人类的健康。目前治疗小口径血管疾病最有效的方法是血管移植。自体血管由于具有完整内皮并且无免疫排斥反应等优点,毋庸置疑成为了血管移植的理想选择。但是自体血管资源有限并且获取需要对病人进行二次手术,所以小口径人造血管的研制具有十分重要的意义。由于小口径人造血管植入后各项机制研究尚不明确,所以至今仍未实现大规模商业化应用。造成小口径人造血管移植后失败的原因很多,主要是其综合性能不能满足宿主血管的性能要求,造成移植后各项性能与宿主血管不匹配,从而导致移植失败。因此,如何制备综合性能优良的小口径人造血管仍是目前小口径人造血管研究中的热点和亟需解决的难题。此外,小口径人造血管综合性能研究体系还不完善,比如目前少见对小口径人造血管动态力学性能的研究。研究者将较多的精力用在对小口径人造血管单一性能的研究上。但如前所述,小口径人造血管移植失败是由于其综合性能不能满足宿主血管性能导致的。单一性能的满足并不能保证小口径人造血管的成功。针对以上问题,本论文设计成型了丝涤混构小口径人造血管。首先,为使小口径人造血管兼具良好的生物相容性和力学性能,确定选用真丝和涤纶为原料。基于免预凝、可控真丝(丝素)分布及提高小口径人造血管顺应性的设计原则,并参考商用大中口径人造血管结构参数,对小口径人造血管成型参数进行了设计。利用机织技术一次成型管壁均匀的无缝丝涤混构小口径人造血管。进一步地,为达到提高细胞在小口径人造血管管壁上粘附的目的,基于提高管壁真丝含量和孔隙率的设计原则,采用编织纱技术成型复丝编织纱并作为经纱,同时达到了织造前免上浆,植入后少感染等效果(此技术已申请国家发明专利,发明专利公开号：CN102920531A)。在管壁结构设计时,提出丝素表达率的概念并将其作为指标,对丝涤混构小口径人造血管内壁丝素覆盖程度进行预测,指导成型参数设计。最终成型的丝涤混构小口径人造血管直径控制在4mm以内,其管壁丝素表达率均高于50%且管壁结构均匀。另外,由于丝胶残留可能会引起小口径人造血管植入后炎性反应,而具有良好生物相容性的丝素却被包裹于丝胶内,所以需要对成型后小口径人造血管进行脱胶处理。针对丝涤混构小口径人造血管管径小、脱胶难的问题,本论文采用了溶液渗透和机械力结合的综合脱胶法对其进行脱胶,彻底去除丝涤混构小口径人造血管中所含丝胶,以使丝素暴露于人造血管表面。采用苦味酸-胭脂红染色法、重量损失率法和脱胶前后细胞相容性差异三种方法共同验证了：经过综合脱胶法脱胶,丝涤混构小口径人造血管中丝胶全部除去；且通过对小口径人造血管形态进行研究,证实脱胶处理后,丝涤混构小口径人造血管的结构更加紧密,且内直径呈减小趋势。除此,以国内外测试标准为基础,结合小口径人造血管管径较小的实际情况,对丝涤混构小口径人造血管的测试方法进行了改进,并对其体外性能进行了系统评价,分析了结构参数对小口径人造血管体外性能的影响。对丝涤混构小口径人造血管水渗透性、力学性能(包括径向拉伸强度、探头顶破强度、缝合线固位强力及动态顺应性等)以及细胞和血液相容性,进行了系统测试,证实丝涤混构小口径人造血管植入前无需预凝,且其力学性能、细胞相容性、血液相容性均优于商用人造血管。另外通过分析结构参数与小口径人造血管体外性能的关系,证实丝涤混构小口径人造血管受纱线规格和结构参数共同影响。进一步地,针对目前小口径人造血管动态疲劳后性能研究的空白,本论文采用北卡罗来纳州立大学的EnduraTec(?)疲劳测试仪对丝涤混构小口径人造血管进行了加速疲劳测试,并对疲劳测试后试样结构和性能的演变进行了研究。同时以商用ePTFE小口径人造血管作为对照,证实了经动态疲劳后,丝涤混构小口径人造血管的结构和力学性能虽然有变化,但是变化率小于商用ePTFE小口径人造血管。进一步证实了若长期植入人体,丝涤混构小口径人造血管较商用ePTFE小口径人造血管更具有长期稳定性。综上所述,本文制备了管壁结构均匀、无需预凝的无缝丝涤混构小口径人造血管,并建立了丝涤混构小口径人造血管的综合脱胶法及脱胶效果评价体系。另外,对小口径人造血管的体外性能进行了系统评价并分析了结构参数对小口径人造血管体外性能的影响。除此,还对丝涤混构小口径人造血管体外疲劳及其结构和性能的演变规律进行了探讨,并对其综合性能进行了优劣排序。为后续小口径人造血管的研究奠定了基础。

全文目录

摘要  5-9
ABSTRACT  9-14
第1章绪论  14-32
  1.1 小口径血管疾病  14-16
  1.2 移植小口径血管研究现状  16-23
    1.2.1 自体血管移植  16-17
    1.2.2 小口径人造血管研究现状  17-22
    1.2.3 纺织基小口径人造血管性能评价研究现状  22
    1.2.4 研究意义  22-23
  1.3 本课题研究内容及创新点  23-25
    1.3.1 课题研究内容  23-24
    1.3.2 课题创新点  24-25
  1.4 论文章节安排  25-26
  参考文献  26-32
第2章丝涤混构小口径人造血管的设计与成型  32-47
  2.1 设计理念及设计原则  32
  2.2 纤维选择及纱线设计  32-34
  2.3 小口径人造血管的机织设计  34-39
    2.3.1 基于丝素分布及含量可调的管状织物组织设计  34-36
    2.3.2 管状织物上机参数设计及丝素表达率预测  36-39
  2.4 管状织物织造  39-41
  2.5 管状织物后整理  41-42
  2.6 管壁丝素分布及表达  42-44
  2.7 本章小结  44-45
  参考文献  45-47
第3章丝涤混构小口径人造血管综合脱胶法脱胶及其脱胶效果评价  47-67
  3.1 真丝脱胶意义及现有方法  47-48
  3.2 丝涤混构小口径人造血管综合脱胶法脱胶  48-49
  3.3 丝涤混构小口径人造血管脱胶效果检验  49-60
    3.3.1 染色检验  50-53
    3.3.2 重量损失率检验  53-59
    3.3.3 细胞相容性检验  59-60
  3.4 脱胶对丝涤混构小口径人造血管的结构影响  60-64
    3.4.1 管壁经纬密度  60-61
    3.4.2 管壁厚度  61-62
    3.4.3 管径  62-64
  3.5 本章小结  64-65
  参考文献  65-67
第4章丝涤混构小口径人造血管体外综合性能表征  67-96
  4.1 水渗透性  68-73
  4.2 力学性能  73-87
    4.2.1 径向拉伸强度  73-77
    4.2.2 探头顶破强度  77-80
    4.2.3 缝合线固位强力  80-84
    4.2.4 动态顺应性  84-87
  4.3 体外生物相容性  87-93
    4.3.1 体外细胞相容性  88-91
    4.3.2 体外血液相容性  91-93
  4.4 本章小结  93-95
  参考文献  95-96
第5章动态疲劳状态下小口径人造血管的结构和性能演变  96-115
  5.1 试样结构变化  99-102
    5.1.1 厚度变化  99-100
    5.1.2 内径变化  100-101
    5.1.3 克重变化  101-102
  5.2 水渗透性变化  102-103
  5.3 力学性能变化  103-108
    5.3.1 径向拉伸强度变化  103-106
    5.3.2 顶破强度变化  106-108
  5.4 基于人造血管综合性能的决策  108-113
  5.5 本章小结  113-114
  参考文献  114-115
第6章总结与展望  115-117
  6.1 主要研究结论及贡献  115-116
  6.2 本论文进一步研究的方向  116-117
攻读博士学位期间发表论文及奖励情况  117-119
  论文  117-118
  国家发明专利  118
  实用新型专利  118
  所获奖励  118-119
致谢  119-120

丝涤混构小口径人造血管的成型及性能研究

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