静电纺丝与熔融静电打印复合制造小直径血管支架

供稿人:李芝 贺健康
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

小直径的血管支架（小于6 mm）在临床中拥有巨大的需求量，但是由于直径太小容易造成移植物的闭塞、内膜增生、形成血栓等问题导致其临床应用受到限制，组织工程为解决小直径血管支架的制造提供一种新的方法。

德国维尔兹堡大学和荷兰乌得勒支大学的研究团队针对血管支架的5个要求将溶液静电纺丝与熔融静电打印两种制造方法相结合制造了一种多尺度的双层管状支架。支架的内层是以聚己内酯为材料静电纺丝制造的纤维直径1.4±0.2 μm并且取向随机的致密纤维网，外层为用相同材料熔融静电打印制造的缠绕角度可控且直径为15.2±4.8 μm纤维，通过这种方法制造的血管支架的内径为3 mm。除此之外，由于外层纤维沉积在已经制造的纤维上时仍然处于熔点以上，所以可以和已经制造的部分很好的融合，这对于制造结束后将支架从圆柱形接收器中分离以及避免细胞培养时支架分层非常重要。

图1 小直径血管支架制造方法

在制造的小直径血管支架上体外共培养尚未内皮化的内皮集落形成细胞（ECFCs）和间充质干细胞（MSCs），结果发现内层的静电纺丝致密的纤维网具有细胞屏障性，细胞聚集在静电纺丝层无法透过，在支架移除前对于抵抗血栓的形成具有重要的意义。外层低纤维密度、方向可控的膜有利于细胞快速渗透、诱导细胞定向，这很好的解决了单纯采用静电纺丝制造血管支架产生的问题。由于一氧化氮参与血小板聚集，是功能内皮细胞所必须的通讯物质，在细胞培养系统中检测到一氧化氮的合成证明形成的内皮细胞在这种双层支架上具有向类血管平滑肌细胞发出信号的功能。

图2 细胞在小直径血管支架上的不同蛋白表达及形貌

该研究团队在不添加可溶性因子或者表面功能化物质的前提下仅通过支架仿生结构的设计实现了可以诱导细胞形态和分化的效果，这一研究进展为小直径的血管支架制造及功能化表达提供了一种新的方向。

参考文献：
Jungst T , Pennings I , Schmitz M , et al. Heterotypic Scaffold Design Orchestrates Primary Cell Organization and Phenotypes in Cocultured Small Diameter Vascular Grafts[J]. Advanced Functional Materials, 2019.