使用PTT纖維改善機(jī)織血管徑向順應(yīng)性的研究.pdf

1、在過(guò)去的30年里，人造血管的設(shè)計(jì)和制造一直都是人造血管這一領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。對(duì)于提高直徑小于6 mm的人造血管長(zhǎng)期通暢性的研究還沒(méi)有取得成功。這種人造血管不成功的一個(gè)主要原因就是缺乏順應(yīng)性，特別是徑向順應(yīng)性。徑向順應(yīng)性是指人造血管或血管管道在承受周期性負(fù)荷下管道內(nèi)徑的變化情況。人造血管與天然血管的順應(yīng)性存在明顯的差異，所有人造血管的順應(yīng)性都比天然血管的低，其中機(jī)織滌綸(PET)血管的順應(yīng)性最差，并且在生理血壓范圍內(nèi)完全不具備人體血管所特有

2、的、順應(yīng)性隨著壓力變化的特征，即低壓力下易變形而在高壓力下變形較小的特征，直徑-壓力曲線斜率有由低到高明顯的轉(zhuǎn)折。順應(yīng)性的不匹配在移植并發(fā)癥中扮演著重要的角色，尤其在吻合處。順應(yīng)性不匹配將會(huì)使內(nèi)腔出現(xiàn)血栓的概率加大，使新內(nèi)腔變厚，在血管末端形成動(dòng)脈硬化，是造成血管移植失敗的重要原因。關(guān)于人造血管順應(yīng)性的研究，尤其是改善機(jī)織PET血管順應(yīng)性的研究在我國(guó)幾乎是空白。
　　 為了提高機(jī)織血管的順應(yīng)性，本課題從纖維材料選擇、織物組織和結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)等方面開(kāi)展研究探索工作。
　　 采用與目前使用最為普遍的PET同族的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)作為織制機(jī)織血管的纖維材料，利用PTT長(zhǎng)絲較低的拉伸模量和良好的彈性回復(fù)能力來(lái)提高機(jī)織血管順應(yīng)性。紗線力學(xué)性能測(cè)試表明，PT工具有優(yōu)異的機(jī)械性能，適應(yīng)于機(jī)織血管性能的需求。對(duì)所織制的PTT機(jī)織血管的順應(yīng)性測(cè)試表明，與臨床大量使用的PET機(jī)織血管相比，順應(yīng)性有了顯著的提高。
　　 在此基礎(chǔ)上，通過(guò)不同組織和結(jié)構(gòu)參數(shù)的

4、試樣分析了織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于順應(yīng)性的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用最小二乘法建立了拉伸模量、順應(yīng)性與織物結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系模型。分析表明，紗線細(xì)度、紗線初始模量、織物組織浮長(zhǎng)和經(jīng)緯密都會(huì)影響管壁織物的拉伸性能，而影響機(jī)織血管順應(yīng)性和拉伸模量的最大因素是紗線性能。
　　 以人體動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能為依據(jù)，設(shè)計(jì)并制造了雙層管壁結(jié)構(gòu)的機(jī)織血管。內(nèi)層管壁采用模量較低和彈性回復(fù)性較好的PTT長(zhǎng)絲作為緯紗，外層管壁采用模量較高的PET長(zhǎng)絲作為緯紗，以此

5、來(lái)模擬動(dòng)脈在生理血壓范圍內(nèi)對(duì)脈動(dòng)壓力的響應(yīng)特征。所織制的雙層機(jī)織試樣的緯向，外層織物長(zhǎng)于內(nèi)層，存在明顯的長(zhǎng)度差異，即：在內(nèi)外層織物沿緯向的兩個(gè)接結(jié)點(diǎn)之間，外層織物呈屈曲狀并通過(guò)接結(jié)點(diǎn)固結(jié)在內(nèi)層織物的表面。在壓力低于120 mmHg時(shí)，這種結(jié)構(gòu)使得雙層管壁機(jī)織血管的順應(yīng)性較低；而在較高壓力下，雙層管壁機(jī)織血管的順應(yīng)性提高，實(shí)現(xiàn)了人造血管的順應(yīng)性隨著脈動(dòng)壓力的不同而變化的特征，即在生理血壓范圍內(nèi)其順應(yīng)性表現(xiàn)出類似動(dòng)脈的特征。
　　

6、鑒于本論文推薦使用PTT材料取代傳統(tǒng)的PET材料以改善機(jī)織血管的順應(yīng)性，因此對(duì)于PTT材料作為生物材料所必須具備的生物穩(wěn)定性和相容性進(jìn)行了討論。生物穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)是在NaOH溶液和人工生物環(huán)境下(PBS溶液和木瓜蛋白酶溶液中)進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)表明，在NaOH溶液中的加速降解實(shí)驗(yàn)表明PTT的失重率明顯低于PET。SEM圖片表明在降解過(guò)程中，在纖維表面出現(xiàn)凹坑，且隨著降解的繼續(xù)，凹坑的深度和出現(xiàn)幾率均和降解時(shí)間呈正相關(guān)。PTT試樣表面出現(xiàn)較小和較少

7、的坑洞。PTT直徑的降低率比PET少，甚至與降解前相比是增加的。經(jīng)過(guò)9周在PBS和酶溶液的降解后，試樣性能變化較小。拉伸試驗(yàn)證明了試樣在各條件下降解后拉伸模量降低，這與試樣在降解后結(jié)晶度降低和丙二醇基團(tuán)的鄰位交叉構(gòu)象增多有關(guān)。因此PTT在NaOH溶液中較穩(wěn)定，而在人工生物環(huán)境下比PET的穩(wěn)定性差。溶液溫度的升高將加劇長(zhǎng)絲試樣的降解，表現(xiàn)出較高的失重率、表面坑洞的尺寸和數(shù)量的增加等。相同因素對(duì)于PTT和PET的各個(gè)性能的影響是相同的。細(xì)胞

8、相容性是通過(guò)MTT法測(cè)試得出，2天的細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)表明細(xì)胞可以在PTT織物上生長(zhǎng)，且PET和PTT的MTT測(cè)試結(jié)果沒(méi)有明顯區(qū)別。
　　 在此基礎(chǔ)上，還通過(guò)體外加速疲勞實(shí)驗(yàn)觀察了PTT長(zhǎng)絲作為緯紗織制的機(jī)織血管的疲勞現(xiàn)象。加速疲勞測(cè)試表明，機(jī)織血管管壁織物的密度、纖維直徑、孔隙率等各項(xiàng)指標(biāo)的變化表明了其疲勞性能的存在。從SEM圖中明顯看出紗線的損傷和破壞。隨著疲勞次數(shù)的增加，疲勞結(jié)果更加顯著。另外，加速疲勞實(shí)驗(yàn)表明，作為機(jī)織血管，