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通过编织羊膜线创建的血管移植物

由心血管疾病引起的血管阻塞会导致严重的后果,包括心脏病发作或中风。 这种情况可以通过使用来自患者身体其他部位的血管通过外科手术绕过阻塞来治疗。 当这不可行时,通常使用合成血管移植物。 然而,由于身体排斥异物引起的慢性炎症,合成移植物的失败率很高。 另一种选择是人体组织工程血管移植物(TEVGs),它显示出有希望 体内 结果,但需要冗长、复杂和昂贵的过程来创建。

现在,研究人员在 INSERM 组织生物工程实验室 波尔多大学的 (BioTis U1026) 使用人羊膜 (HAM) 线结合受纺织启发的编织策略成功制造了小直径 TEVG。 描述过程中 生物制造,他们声称这些移植物具有显着的特性,可以证明进入 体内 实验室动物试验。

HAM 是发育过程中围绕胎儿的最内层膜,为组织工程提供了可行的生物“支架”。 它具有抗炎特性、抗微生物作用、低免疫原性(激发免疫反应的能力)、血液相容性、缝合保持能力和高机械强度。 它也经常被医院丢弃,因此可以广泛使用且价格合理。

纱线生产

首席研究员 Nicolas L'Heureux 和同事从剖腹产后同意的患者收集的胎膜中制造出 HAM 纱线。 他们通过在蒸馏水中反复冲洗组织,将膜切成 10 x 18 厘米的矩形片,并手动分离羊膜和绒毛膜(内膜和外膜)来制备膜以供使用。 然后,电动切割设备将 HAM 片材切成 5 或 10 毫米宽的条带。

为了制造机械强度高的线,研究人员将这些丝带连接到一个旋转装置上,以 5、7.5 或 10 转/厘米的速度扭曲它们。 加捻后纱线直径减小,在 7.5 转/cm 处稳定,而在 7.5 和 10 转/cm 加捻后,极限拉伸应力显着增加。

HAM 纱线(丝带和线)在室温下干燥,缠绕并储存在 -80°C 下,这一过程称为失活,因为它会杀死细胞。 需要时,研究人员在蒸馏水中对纱线进行再水化。

由于他们的目标是提供现成的植入物,研究人员检查了在 HAM 条带上使用伽马射线照射去细胞化和灭菌的效果。 组织学表明,去细胞化可有效去除失活后残留的细胞成分,不会影响 HAM 强度并增加其拉伸性。

当干的 HAM 色带经过伽马射线灭菌后,它们变得更薄、更硬且延展性更差。 在灭菌过程中保持 HAM 色带的水分可以防止许多这些影响。 研究人员观察到湿法灭菌不会影响 HAM 支持内皮细胞附着和生长的能力。

编织船只

在最后一步,研究人员将 HAM 纱线组装成 TEVG。 他们使用定制的圆织机在不锈钢心轴上编织 TVEG。 为了制造编织管,将圆周纱线(“纬线”)插入可移动和固定的一组张紧纵向带(“经线”)之间。 移动两套经纱以越过纬纱,周向纱再次在它们之间运行,该过程重复50次。

TEVG织造工艺

该团队使用 51 根纵向丝带(5 毫米宽)和一根双丝带圆周线编织平均内径为 4.4 ± 0.2 毫米的 TVEG。 编织的 TEVG 机械强度高,缝合线保持强度和平均爆裂压力优于人类内乳动脉,这是心脏搭桥手术的首选血管。

然而,由于透壁渗透性可能过高,该团队使用 10 毫米宽的纵向带和相同的圆周螺纹设计生产了第二组 TVEG。 这创造了具有 5.2 ± 0.4 mm 更大内径的 TEVG。 墙壁显示出增加的纱线密度和显着降低的透壁渗透性。 爆裂压力增加,缝合保留强度保持不变。

“将廉价的 HAM 与编织组装方法相结合,通过避免使用其他方法所必需的细胞和生物反应器来降低生产 TEVG 的成本,”作者写道。 “今天使用的任何组装方法都不能以低廉的价格生产基于 HAM 的 TVEG,这些 TVEG 具有经证实的与动脉植入物兼容的机械性能。”

研究人员指出,使用编织、针织和编织的受纺织启发的组装策略已经广泛用于生产医疗设备。 因此,在进行成功的临床研究后,设计处理 HAM 纱线并实现 TVEG 大规模生产的机器应该不难。 他们补充说,可以轻松修改纱线直径、机械强度和其他机械性能,以满足各种规格要求。

接下来,研究人员计划评估去细胞化和组装后伽马灭菌对编织 TVEG 各种特性的影响,特别是在渗透性和拉伸性方面。

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