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  近日，中國(guó)人民大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系王亞培教授課題組在界面打印領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Interfacial Diffusion Printing: An Efficient Manufacturing Technique for Artificial Tubular Grafts”為題發(fā)表在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上，并且被美國(guó)化學(xué)會(huì)推選為編輯精選，在全球范圍內(nèi)提供該文章的開(kāi)放訪(fǎng)問(wèn)。

  心血管疾病，作為一個(gè)無(wú)形的殺手，嚴(yán)重威脅著當(dāng)今人們的健康和生活。雖然隨著藥物和臨床技術(shù)的不斷發(fā)展，一些病人可以通過(guò)化學(xué)或者物理的無(wú)創(chuàng)手段緩解疾病帶來(lái)的痛苦。但是對(duì)于無(wú)創(chuàng)手段不能解決的冠狀動(dòng)脈堵塞問(wèn)題，冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)仍然是國(guó)際上公認(rèn)的治療冠心病最有效的方法。目前，冠狀動(dòng)脈移植術(shù)最理想的移植物是自身的靜脈，但是存在病人自身的靜脈質(zhì)量低，對(duì)病人造成二次傷害等問(wèn)題。所以，發(fā)展一種可以替代靜脈的人工血管顯得尤為重要。對(duì)于大于6mm的人工血管，已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品，但是小于6mm的人工血管，目前僅處于試驗(yàn)階段，仍然沒(méi)有很理想的材料。

  水凝膠材料是一種是高含水率的網(wǎng)狀高分子聚合物，具有生物相容性好、力學(xué)性能與人體組織相似等特點(diǎn)，因此在組織工程中常被用來(lái)作為支架材料。王亞培課題組采用一步法高效制備小直徑人工血管，基于界面擴(kuò)散打印技術(shù)，特制的生物墨水可以通過(guò)界面反應(yīng)的方式形成水凝膠人工血管，該方法簡(jiǎn)單高效，可以批量生產(chǎn)高性能的人工血管。

圖1. 水凝膠人工血管制備示意圖

  人工血管材料是以海藻酸鈉-鈣離子和聚丙烯酰胺雙網(wǎng)水凝膠為基體，在其中加入細(xì)菌纖維素纏結(jié)產(chǎn)生氫鍵作用，形成高抗壓低膨脹的水凝膠人工血管。

圖2. 人工血管的材料組成和結(jié)構(gòu)表征

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該人工血管不僅可以承受住人體的血壓，還滿(mǎn)足外科手術(shù)的縫合要求，在體外的血液相容性和細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)優(yōu)異。在動(dòng)物血管置換實(shí)驗(yàn)中，該人工血管成功替代了移植靜脈，可以保持通暢性，并且克服了靜脈在動(dòng)脈壓下高膨脹的缺點(diǎn)。因?yàn)樗z優(yōu)異的生物相容性，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的水凝膠人工血管中檢測(cè)到新生血管的長(zhǎng)入，這為人工血管誘導(dǎo)自身血管重建奠定了很好的基礎(chǔ)。這篇文章提出了高效制備高性能水凝膠人工血管的新思路，彰顯出該材料在人工組織支架的巨大應(yīng)用潛力。

  論文第一作者為中國(guó)人民大學(xué)化學(xué)系博士研究生周游，通訊作者為中國(guó)人民大學(xué)化學(xué)系王亞培教授與北京安貞醫(yī)院的于洋主任，該項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委，中國(guó)人民大學(xué)和北京安貞醫(yī)院的大力支持。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.9b01293