心腦血管疾病是人類健康的重大威脅之一。心腦血管疾病是50歲以上中老年人健康的常見病，具有高患病率、高致殘率和高死亡率的特點，當(dāng)今時代即便也逐漸年輕化，越來越多的人受相關(guān)疾病的威脅。全世界每年死于心腦血管疾病的人數(shù)高達1500萬人，居各種死因首位。高血壓、冠心病、中風(fēng)、周圍血管疾病、心力衰竭、心臟病、心肌病……在醫(yī)療條件日益進步的今天，很多人依然籠罩在這些耳熟能詳?shù)募膊〉年幱爸隆?/p>

　　通過手術(shù)治療或介入，改善局部缺血部位的供血，是治療心腦血管類疾病的主要外科手段。對于心臟搭橋手術(shù)、動脈栓塞、動脈瘤等疾病，使用自體血管移植是解決這類疾病的常用手段；對于一些腎臟疾病，也需要建立內(nèi)瘺通路，進行透析治療。然而目前可使用的自體血管只有3處：大隱動脈、橈動脈和乳內(nèi)動脈，這些有限的自體血管用完后，患者將失去手術(shù)機會面臨死亡；同時取用自體血管會造成的很大創(chuàng)傷以及各種功能障礙，給患者帶來極大的痛苦。

　　而人工血管不受患者自身血管數(shù)量的限制，當(dāng)患者自體血管不能使用，或無法接受術(shù)后創(chuàng)傷時，可使用人工血管，從而患者就多了一次生存的機會，因此人工血管是非常重要的替代品。

　　人體內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，對人造血管性能的要求較高。一般要求有：1）優(yōu)良的力學(xué)性能：有足夠的強度、柔韌性和彈性。人體內(nèi)部是高壓環(huán)境，需要承受高速流動的血液，決不能出現(xiàn)破裂，斷裂。2）良好的相容性：如果血管與人體組織間相容性不好，極其容易引發(fā)病理生理反應(yīng)，造成增生、栓塞。要避免增生性吻合口狹窄。3）良好的穩(wěn)定性：材料物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能短時間在人體內(nèi)降解，失去其效用。4）一定的通透性：人工血管壁需要有一定的孔洞結(jié)構(gòu)，使得人體細胞容易長入。

　　我國在50年代末、60年代初，才開始進行人工血管的研究，起初是用尼龍(Nylon)織成，后因尼龍降解，在生體內(nèi)植入后發(fā)生破裂而被淘汰。當(dāng)前人工血管制造的主要材料有滌綸（Dacron）、聚氨酯、聚四氟乙烯（PTFE)等。根據(jù)其直徑和形貌，應(yīng)用于不同的手術(shù)治療中。目前6mm以上直徑的血管，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用于各類臨床醫(yī)學(xué)之中。而6mm直徑以下的血管，面臨更高的血栓形成和內(nèi)膜增生的挑戰(zhàn)，限制于材料和技術(shù)，僅個別廠家能達到生產(chǎn)要求。

　　大多人造血管為多層材料復(fù)合而成，模擬人體血管內(nèi)外層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層抑制血栓形成，中層及外層起支撐穩(wěn)定等作用。市場上的人工血管加工技術(shù)主要分為織造和非織造，織造血管中又有平織、針織，機織以及人工編織等。不同材料適用不同方法，最終得到的血管微觀形貌和性能也存在一定差異。下圖為掃描電鏡下應(yīng)用滌綸、聚四氟乙烯（PTFE）和膨體聚四氟乙烯（ePTFE）形貌。

掃描電鏡下不同材料的人工血管 (a) 機織滌綸纖維 (b) PTFE 纖維, and (c) ePTFE 纖維

　　近年來，隨著醫(yī)學(xué)和材料領(lǐng)域的發(fā)展，人工血管的材料選擇和加工方式都有了很多新突破。聚己內(nèi)酯（PCL）、硅膠、天然桑蠶絲，新型碳材料以及靜電紡絲技術(shù)、3D打印技術(shù)等，也應(yīng)用于人工血管的制作之中。應(yīng)用這些手段制作人工血管，其孔隙率以及與人體細胞的相容性，是需要考察檢測的重要性能指標(biāo)之一。

　　不同纖維材料與人體細胞相容性不同，上圖為掃描電鏡下膠原纖維（b）和PCL纖維（c）上的細胞增殖和細胞附著情況，可以看到膠原纖維更有利于細胞增殖，但PCL纖維對細胞的粘附更勝一籌。

　　上圖是應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)，采用不同的紡絲參數(shù)得到的三層血管結(jié)構(gòu)的截面圖。從SEM圖像中，可以明顯觀察到三層不同纖維尺寸和孔隙率的PCL纖維層。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對于人工血管的孔隙率大小是有硬性規(guī)定的，只有合適的孔隙率才能使血管材料與人體相容，在人體中穩(wěn)定的發(fā)揮作用。

C骨髓間充質(zhì)干細胞移植情況  D內(nèi)皮細胞在管腔表面

　　電鏡也是觀察培養(yǎng)后血管材料、血管內(nèi)外通道內(nèi)，與人體細胞相互作用情況的最常用手段。上圖中AB為培養(yǎng)1天后在微通道內(nèi)粘附的平滑肌細胞電鏡圖。CD為骨髓間充質(zhì)干細胞移植和內(nèi)皮細胞在管腔表面播種的電鏡觀察圖。

　　掃描電鏡是觀察纖維等人工血管材料的最直觀手段，無論是纖維通透性、不同層間結(jié)合情況，還是與人體細胞的相容性，都需要SEM幫忙檢測表征，以確保用在病人身上的血管完全達到標(biāo)準(zhǔn)要求，能為患者減輕痛苦，帶來健康。相信隨著材料學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，我們可以做出任意直徑的優(yōu)質(zhì)人工血管，讓更多人擺脫心腦血管疾病的困擾。參考文獻：

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