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基本信息

项目名称:
自锁性小口径人造血管的研制及力学性能的研究
小类:
生命科学
简介:
本课题研究是根据人体血管的三层结构模式,利用聚氨酯材料为基础,以氨纶材料小口径管状织物为增强材料,设计了一种仿生结构的小口径人造血管。充分利用纺织中的编织技术,将聚氨酯长丝编织成小口径管状织物用作小口径人在血管的增强材料,在不影响聚氨酯人造血管性能的情况下克服缝合性差和自支撑能力差的难题。
详细介绍:
为了解决聚氨酯小口径人造血管支撑能力差和缝合能力差的问题,本课题利用小口径氨纶管状织物为支撑材料制备了一种仿生结构的小口径人造血管,在不影响血管弹性的条件下改善血管的保型性和缝合性。制备的血管与人体本身的血管在结构上相似,具有内膜、中层和外膜三层结构。同时按照内膜的功能仿制了一层光滑的内膜保证血液在人造血管中不会形成血栓。在Instron强力仪上表征了血管的保型性。利用相同内径的管状织物增强不同直径的血管,随着血管直径的增加,血管的保型性逐渐变差。相反,随着保型性的增加,血管的顺应性逐渐减小。最后通过利用医用的缝合线测试了人造血管的缝合性,结果表明制备的血管具有很好的缝合性,吻合口处没有出现破裂的现象同时还能够承受一定拉伸力。

作品图片

  • 自锁性小口径人造血管的研制及力学性能的研究
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

目前人造血管发展速度很快,但是还有很多难题需要攻克,现有的大口径人造血管已取得一定成就,但是小口径的人造血管在研发实验过程中遇到了很多的难题,其中包括人造血管的生物相容性、顺应性、抗压性、和人体血管的缝制接合性等。此次实验中的小口人造血管先用氨纶制成的针织物作为人造血管的支撑骨架,然后在织物的内层涂上一层聚氨酯膜,织物的外层根据所需的血管的厚度涂上不同层数的聚氨酯膜。此次实验中加入了弹性针织物可以很好的改善和人体血管的缝制接合性,其顺应性和抗压性是研究的重点内容。

科学性、先进性

用氨纶制成的针织物作为人造血管的支架,在织物的内外均涂上聚氨酯膜形成类似于三明治结构的血管。用氨纶制成的针织物具有很好的弹性,用它来作人造血管的支架能减少与人体血管缝制接合的难度。其中人造血管的内层的聚氨酯膜具有很好的生物相容性,具有较好的抗血栓的功能。中加的针织物使人造血管具有很好收缩性,血管就有了较好的保形性,在血管的血液流量较少而外界压力不变时,血管不容易吸瘪而发生堵塞。(技术性分析说明计参考文献详见论文)

获奖情况及鉴定结果

参加2009年湖北省第七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛,获得一等奖。

作品所处阶段

设计的作品能很好的解决人造血管缝合性差和自支撑能力差的难题,改进后的人造血管还在生物实验阶段。

技术转让方式

作品可展示的形式

样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

在保证血管具有良好的顺应性和生物相容性的前提下重点改善了人造血管的保形性,面对外界压力,血管具有自锁性能不会让血管在压力的作用下吸瘪,能有效的避免血管堵塞现象。 由于多方面的原因,许多手术需要进行血管移植,但是血管的来源受到各方面的限制,人造血管的研制成功后有望可以代替人体自身的血管移植的临床效果,从而解决在移植手术中血管资源短缺的问题。

同类课题研究水平概述

聚氨酯材料(polyurethane,PU) 具备良好的顺应性、耐磨性、弹性、生物相容性及一定的抗凝血性,近年来备受关注,是被研究最广的抗凝血医用高分子材料之一。据资料显示,使用整体成型的膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)人造血管顺应性较差,直径小于6mm的用于替代小动脉和静脉的人造血管一直没有获得满意的临床效果,但使用聚氨酯材料生产小口径的人造血管与e-PTFE血管对比表明,PU血管在更短的时间内实现了内皮化,新生内膜厚度明显比e-PTFE血管内膜薄而均匀,并且血管通畅率好,有望能得到较好的小口径人造血管,目前成为国际上研究的重点。 1967年,Boretor和Pietrce等首次成功地将分子链中硬段与软段上有微相结构的嵌段聚醚聚氨酯弹性体植入狗体内。Gupta将PU与聚酯(polyester)混编在一起,制成一种与人颈总动脉顺应性极为相似的内径为4~6mm的人工血管,在犬体内试验表明植入6个月后,该血管通畅率良好,而且血管表面形成了一薄层稳定的新生内膜。Jeschke则研制出内径1.5mm, 长10mm的PU血管,将其经过碳化处理得到的PU血管与ePTFE血管进行动物实验对比,发现PU血管比ePTFE血管具备更优良的性能。此后,人们研究开发了大量的嵌段聚氨酯生物医用材料,并形成了一系列具有实用价值的商品化聚氨酯生物医用材料。近4O年来,人们对嵌段聚氨酯进行了各种改良、修饰,并在此基础上发展,形成了多种类型的抗凝血聚氨酯材料。目前, 美国莱斯大学研究团队经多次实验,将一氧化氮生产的缩氨酸加入到聚氯酯中来增强聚氨酯抗血液凝结的能力,开发出了一种新型的聚氨酯(PU)材料,该材料可用于小直径的人造血管。 国内学者对聚氨酯材料在人造血管方面的研究很多,但大部分没有突破性的进展,制作出来的聚氨酯血管仍有很多的问题,仍需要研究工作者作不懈的努力。
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