原型移植物，旨在取代受损的心脏血管，显示在细胞研究中的承诺

在一项概念验证研究中，北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员报告了一种血管移植模型的临床前研究结果，该模型被设计成可以替代受损或阻塞的冠状动脉(为心脏供血)。

这些发现是与凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的研究人员合作得出的，是开发合成物努力的一部分接枝当病人心脏病发作后自己的血管无法作为可行的替代物时，这种方法可以替代受损或阻塞的冠状动脉。最终，这种移植物被设计成一种有助于患者自身血管再生的支架。虽然他们的工作仍处于早期阶段，但研究人员表示，他们的设计将有助于推动该领域的发展。

在《材料科学与工程，研究人员报告说，他们通过合成纤维编织胶原蛋白材料制成了血管移植物的原型纱。他们发现它们的设计显示出改善的强度与单独使用胶原蛋白材料的模型相比，与人类冠状动脉相比的灵活性相比。此外，在用人类内皮细胞的研究中，它们的增长和粘附在移植物上增加，表明它可以有助于冠状动脉衬里的再生。

“我们认为这是冠状动脉移植研究的一个新方向，”该研究的资深作者马丁·金(Martin King)说，他是北卡罗来纳州立大学生物纺织品和纺织技术教授。“胶原蛋白丝的使用是很新的。我们不仅依赖于一种材料，而且将两种材料混合在一起，证明了这两种纱线可以提供我们正在寻找的机械强度和生物反应。”

目前，研究人员表示，“金标准”是使用患者自己的血管，如腿部或乳腺动脉的静脉，来替代冠状动脉，但一些患者没有可以采集和使用的可存活血管。

“有必要为这种患者找到另一种解决方案，”这项研究的第一个作者和国家统计学研究生的第一个作者和研究生们说。“这就是我们希望使用组织工程血管移植物的原因。”

研究人员说，设计一种可以替代冠状动脉的人造血管移植物有很多挑战。一些模型由于凝血和狭窄的问题而失败动脉。与此同时，其他模特不能随着心脏跳动而伸展和放松。

“冠状动脉直径只有大约3到4毫米，所以它是一条非常细的动脉，很容易堵塞，”金说。“问题是:我们是否有一种材料可以作为导管，而不会激起动脉壁上的凝血?”这是挑战之一。另一个原因是心脏在不断扩张和收缩，所以我们需要一个可以随着心跳而伸展和放松的结构。”

为了开发他们的设计，北卡罗来纳州的研究人员与凯斯西储大学的研究人员合作，后者设计了一种由胶原蛋白制成的生物纱线。他们将胶原蛋白纱线与聚乳酸合成纤维结合，这种合成纤维具有“生物相容性”。研究人员表示，当乳酸降解时，会形成乳酸，这种乳酸很容易耐受，因为我们体内的肌肉会不断地产生乳酸。

研究人员表示，他们的模型旨在形成一个临时支架，可以再生类似于患者自身血管的细胞内衬。

“我们没有设计一个是”最终产品“的原型，我们正在投入将患者愈合的成分，并使用这种构建体愈合并用作冠状动脉，”王说。“纤维最终会降解并被吸收到身体中。”

研究人员发现，通过将胶原纤维与合成的PLA纱线一起编织，人类内皮细胞仅粘贴到支架上的10倍，单独的合成纱线。实验还显示出粘附后细胞生长的三倍。

此外，他们还发现它具有“极好的”破裂强度和顺应性，这是允许它随着心脏跳动而扩张和收缩的特性——类似于健康的冠状动脉。

“我们能够模拟冠状动脉的顺应性，”张说。“这是最重要的发现。此外，随着胶原蛋白纱线成分的加入，我们能够促进内皮细胞在这种结构中更快地生长。这对内皮细胞的恢复非常重要。”

他们的作品仍然处于临床前阶段，尚未在活动物中进行测试。他们仍然有努力改善原型以克服其他设计挑战，包括如何减少混合移植物的多孔性质。

然而，他们认为他们的发现表明，在合成材料的设计中结合生物材料和合成材料是可能的冠状动脉贪污。他们正在研究防止血液渗漏的解决方案。

“通过这种材料的组合，我们已经能够平衡机械性能和生物反应，”King说。“我们还能够使用高速纺织生产设备制造原型移植物，这将有助于未来的生产规模扩大，转化为商业移植物和临床。”

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