絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管：制備工藝與性能優(yōu)化的深度探索一、引言1.1研究背景與意義心血管疾病已成為全球范圍內(nèi)威脅人類健康的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題?！吨袊?guó)心血管健康與疾病報(bào)告2022》指出，由于居民不健康生活方式流行、危險(xiǎn)因素人群龐大以及人口老齡化加速，我國(guó)心血管病發(fā)病率和死亡率仍在升高，疾病負(fù)擔(dān)下降的拐點(diǎn)尚未出現(xiàn)。目前，我國(guó)心血管病現(xiàn)患人數(shù)達(dá)3.3億，每5例死亡中就有2例死于心血管病，在城鄉(xiāng)居民疾病死亡構(gòu)成比中，心血管病占首位。血管旁路移植術(shù)是治療冠心病和外周血管疾病的重要手段，而人工血管作為該手術(shù)的關(guān)鍵材料，其性能直接影響手術(shù)效果和患者預(yù)后。一般將直徑小于6mm的人工血管定義為小口徑人工血管，相較于大口徑人工血管，小口徑人工血管在臨床應(yīng)用上面臨著更多挑戰(zhàn)。小血管內(nèi)血液流速緩慢，血小板易聚集，導(dǎo)致移植初期急性血栓的發(fā)生；內(nèi)膜不完整、炎癥等因素會(huì)引發(fā)平滑肌細(xì)胞過(guò)度增殖，造成內(nèi)膜增生，使小血管在長(zhǎng)期植入時(shí)再次狹窄；此外，制備材料與吻合技術(shù)等問(wèn)題導(dǎo)致人工血管與天然血管順應(yīng)性不匹配，也容易引發(fā)內(nèi)膜增生和管腔內(nèi)再狹窄。這些問(wèn)題使得小口徑人工血管的長(zhǎng)期通暢率很低，嚴(yán)重限制了其臨床應(yīng)用。絲蛋白具有優(yōu)異的生物相容性、可降解性以及良好的細(xì)胞親和性，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在人工血管的研究中也展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而，單一的絲蛋白材料制備的小血管存在力學(xué)性能難以滿足臨床應(yīng)用的問(wèn)題。聚乙烯醇是一種合成高分子材料，具有良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性。將絲蛋白與聚乙烯醇復(fù)合，有望結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，制備出兼具良好生物活性和力學(xué)性能的人工小血管。通過(guò)合理的制備工藝，使絲蛋白納米纖維形成仿內(nèi)皮層軸向取向和模擬平滑肌層多層環(huán)形取向的結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用聚乙烯醇提高材料的力學(xué)性能，以滿足小血管對(duì)手術(shù)和使用的力學(xué)要求，為解決小口徑人工血管的臨床應(yīng)用難題提供新的思路和方法。對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的制備及性能評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，對(duì)于推動(dòng)心血管疾病治療技術(shù)的發(fā)展、提高患者生活質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀小口徑人工血管的研發(fā)一直是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外眾多科研團(tuán)隊(duì)從材料選擇、制備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及性能優(yōu)化等多個(gè)方面展開研究，旨在解決小口徑人工血管面臨的血栓形成、內(nèi)膜增生和順應(yīng)性不匹配等關(guān)鍵問(wèn)題。在材料方面，天然高分子材料如絲蛋白、膠原蛋白、殼聚糖等，因其良好的生物相容性和可降解性受到廣泛關(guān)注。其中，絲蛋白具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它不僅能支持細(xì)胞的黏附、增殖和分化，還能在體內(nèi)緩慢降解，避免長(zhǎng)期植入帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。然而，絲蛋白單獨(dú)制成的人工血管力學(xué)性能較差，難以滿足臨床需求。合成高分子材料如聚乙烯醇、聚乳酸、聚氨酯等則具有較好的力學(xué)性能和加工性能。聚乙烯醇具有良好的親水性、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度，但其生物活性相對(duì)較低。為了綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量關(guān)于絲蛋白與聚乙烯醇復(fù)合人工血管的研究。國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)在絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工血管的制備技術(shù)和性能研究方面取得了一定進(jìn)展。有學(xué)者通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備了絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合納米纖維膜，研究發(fā)現(xiàn)該復(fù)合膜具有較好的力學(xué)性能和細(xì)胞相容性。在優(yōu)化復(fù)合工藝方面，有研究采用共混溶液澆鑄法，探索了不同絲蛋白與聚乙烯醇比例對(duì)復(fù)合膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)兩者比例適當(dāng)時(shí)，復(fù)合膜在拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能指標(biāo)上有顯著提升，同時(shí)細(xì)胞黏附和增殖實(shí)驗(yàn)也顯示出良好的生物活性。此外，一些研究關(guān)注復(fù)合人工血管的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)控靜電紡絲參數(shù)，如電壓、流速、接收距離等，實(shí)現(xiàn)納米纖維的取向排列，以模擬天然血管的微觀結(jié)構(gòu)，提高血管的生物活性和力學(xué)性能。國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域也進(jìn)行了深入研究。在制備工藝創(chuàng)新方面，有團(tuán)隊(duì)利用冷凍-解凍法制備了絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合水凝膠人工血管，該方法通過(guò)控制冷凍速率和次數(shù)，調(diào)控水凝膠的孔徑和孔隙率，使其更接近天然血管的結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞的長(zhǎng)入和組織的再生。在性能優(yōu)化方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)對(duì)復(fù)合人工血管進(jìn)行表面改性，如接枝抗凝分子、生長(zhǎng)因子等，提高其抗凝血性能和細(xì)胞親和性。例如，有研究將肝素接枝到絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工血管表面，顯著降低了血小板的黏附率，有效提高了血管的抗凝血性能。此外，國(guó)內(nèi)研究人員還關(guān)注復(fù)合人工血管的體內(nèi)植入效果，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評(píng)估其長(zhǎng)期通暢率和組織相容性，為臨床應(yīng)用提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。盡管國(guó)內(nèi)外在絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的研究上取得了一定成果，但仍存在一些不足和待解決的問(wèn)題。在制備工藝方面，目前的方法難以精確控制復(fù)合體系中絲蛋白和聚乙烯醇的分布與相互作用，導(dǎo)致產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性較差。在性能方面，復(fù)合人工血管的力學(xué)性能與天然血管相比仍有差距，尤其是在承受長(zhǎng)期脈動(dòng)血流沖擊時(shí)的耐久性不足；同時(shí)，其抗凝血性能和生物活性還需要進(jìn)一步提高，以降低血栓形成和內(nèi)膜增生的風(fēng)險(xiǎn)。在結(jié)構(gòu)仿生方面，雖然部分研究嘗試模擬天然血管的微觀結(jié)構(gòu)，但對(duì)于復(fù)雜的血管多級(jí)結(jié)構(gòu)和功能的仿生仍不夠完善，如何通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更好地促進(jìn)血管的功能再生仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究主要聚焦于絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的制備及性能評(píng)價(jià)，具體研究?jī)?nèi)容如下：絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的制備：采用特定的制備工藝，如靜電紡絲技術(shù)、冷凍-解凍法或溶液澆鑄法等，將絲蛋白與聚乙烯醇進(jìn)行復(fù)合。探索不同的制備條件，包括絲蛋白與聚乙烯醇的比例、溶液濃度、紡絲電壓、冷凍速率等因素對(duì)復(fù)合人工小血管微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。通過(guò)優(yōu)化制備工藝，制備出具有良好力學(xué)性能和生物活性的絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管。例如，利用靜電紡絲技術(shù)制備復(fù)合納米纖維膜時(shí)，研究不同電壓下納米纖維的直徑和取向分布，以及不同絲蛋白與聚乙烯醇比例對(duì)纖維膜力學(xué)性能的影響；采用冷凍-解凍法制備復(fù)合水凝膠人工血管時(shí)，考察冷凍速率和次數(shù)對(duì)水凝膠孔徑和孔隙率的影響，以及不同聚合物濃度對(duì)水凝膠力學(xué)性能的作用。復(fù)合人工小血管的結(jié)構(gòu)表征：運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、X射線衍射（XRD）等分析技術(shù)，對(duì)制備的絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和結(jié)晶形態(tài)進(jìn)行表征。通過(guò)SEM觀察復(fù)合人工小血管的表面和截面形貌，了解納米纖維的排列方式和孔徑大??；利用TEM研究絲蛋白和聚乙烯醇在復(fù)合體系中的微觀分布；借助FT-IR和XRD分析復(fù)合前后分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶狀態(tài)的變化，從而明確制備工藝與材料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能評(píng)價(jià)：通過(guò)拉伸測(cè)試、爆破壓力測(cè)試、疲勞測(cè)試等實(shí)驗(yàn)，評(píng)估絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能。測(cè)定復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量等參數(shù)，以評(píng)價(jià)其在軸向拉伸載荷下的力學(xué)性能；進(jìn)行爆破壓力測(cè)試，確定復(fù)合人工小血管在承受內(nèi)部壓力時(shí)的極限強(qiáng)度；開展疲勞測(cè)試，模擬血管在長(zhǎng)期脈動(dòng)血流作用下的力學(xué)響應(yīng)，考察復(fù)合人工小血管的耐久性。將復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能與天然血管進(jìn)行對(duì)比，分析其是否滿足臨床應(yīng)用的力學(xué)要求。復(fù)合人工小血管的生物性能評(píng)價(jià)：從細(xì)胞相容性、抗凝血性和組織相容性等方面對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的生物性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，如內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的接種和培養(yǎng)，通過(guò)細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)（如MTT法）、細(xì)胞黏附實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞形態(tài)觀察等方法，評(píng)估復(fù)合人工小血管對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和功能的影響；利用動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間測(cè)試、血小板黏附實(shí)驗(yàn)等方法，研究復(fù)合人工小血管的抗凝血性能；通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，將復(fù)合人工小血管植入動(dòng)物體內(nèi)，觀察其在體內(nèi)的組織反應(yīng)、血管內(nèi)皮化情況和長(zhǎng)期通暢率，評(píng)估其組織相容性和體內(nèi)性能。復(fù)合人工小血管的性能優(yōu)化：基于結(jié)構(gòu)表征和性能評(píng)價(jià)的結(jié)果，針對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管存在的性能缺陷，如力學(xué)性能不足、抗凝血性不理想等問(wèn)題，提出相應(yīng)的優(yōu)化策略。通過(guò)表面改性，如接枝抗凝分子、生長(zhǎng)因子等，提高復(fù)合人工小血管的抗凝血性能和細(xì)胞親和性；采用物理或化學(xué)方法對(duì)復(fù)合體系進(jìn)行處理，改善絲蛋白與聚乙烯醇之間的相互作用，增強(qiáng)復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能；進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝，探索新的制備方法或改進(jìn)現(xiàn)有方法，以提高復(fù)合人工小血管性能的一致性和穩(wěn)定性。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究?jī)?nèi)容，本研究擬采用以下研究方法：實(shí)驗(yàn)研究法：按照既定的制備工藝，合成不同配方和結(jié)構(gòu)的絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管樣品。運(yùn)用各種材料分析儀器和設(shè)備，對(duì)復(fù)合人工小血管的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行測(cè)試和表征。搭建細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展細(xì)胞相容性、抗凝血性和組織相容性等生物性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)控制變量法，系統(tǒng)研究制備工藝參數(shù)和材料組成對(duì)復(fù)合人工小血管性能的影響，為工藝優(yōu)化和性能改進(jìn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。對(duì)比研究法：將制備的絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管與單一絲蛋白人工血管、聚乙烯醇人工血管以及天然血管進(jìn)行對(duì)比研究。對(duì)比分析不同材料人工血管的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、生物性能等方面的差異，明確絲蛋白與聚乙烯醇復(fù)合的優(yōu)勢(shì)和不足，從而為復(fù)合人工小血管的性能優(yōu)化提供參考。同時(shí)，對(duì)比不同制備工藝和優(yōu)化策略對(duì)復(fù)合人工小血管性能的影響，篩選出最佳的制備工藝和優(yōu)化方案。文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管以及相關(guān)領(lǐng)域的文獻(xiàn)資料，了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題。對(duì)已有的研究成果進(jìn)行歸納總結(jié)和分析，借鑒前人的研究思路和方法，為本研究提供理論支持和技術(shù)參考。跟蹤最新的研究動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整研究方案，確保研究的創(chuàng)新性和前沿性。二、絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的制備原理2.1絲蛋白與聚乙烯醇的特性絲蛋白是一種天然高分子纖維蛋白，主要從家蠶等昆蟲的蠶絲中提取，其含量約占蠶絲的70％-80％。絲蛋白具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。從結(jié)構(gòu)上看，絲蛋白由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)組成。結(jié)晶區(qū)賦予了絲蛋白高韌性和抗拉伸能力，使其在一定程度上能夠承受外力的作用；非結(jié)晶區(qū)則提供了高延展性和彈性，使絲蛋白具備良好的柔韌性。這種特殊的結(jié)構(gòu)使得絲蛋白具有優(yōu)良的力學(xué)性能，在一些需要一定機(jī)械強(qiáng)度的醫(yī)療應(yīng)用中具有重要價(jià)值。在生物相容性方面，絲蛋白表現(xiàn)出色。它與人體組織能夠和諧共處，不易引發(fā)免疫反應(yīng)。這一特性使得絲蛋白在組織工程和醫(yī)療器械領(lǐng)域備受關(guān)注。當(dāng)絲蛋白用于人工血管等植入物時(shí)，不會(huì)被人體免疫系統(tǒng)識(shí)別為外來(lái)異物而遭到排斥，為其在體內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮作用提供了保障。同時(shí)，絲蛋白還具有良好的細(xì)胞親和性，能夠支持細(xì)胞的黏附、增殖和分化。研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等可以在絲蛋白材料表面良好地生長(zhǎng)和鋪展，這對(duì)于促進(jìn)血管組織的再生和修復(fù)具有重要意義。可降解性也是絲蛋白的一大顯著特性。在人體內(nèi)，絲蛋白能夠被逐漸降解和吸收，并且降解時(shí)間可以通過(guò)一定的方法進(jìn)行調(diào)控。其降解產(chǎn)物安全無(wú)害，不會(huì)對(duì)人體造成不良影響。這一特性使得絲蛋白在體內(nèi)植入應(yīng)用中避免了長(zhǎng)期留存帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。隨著組織的修復(fù)和再生，絲蛋白逐漸降解并被吸收，為新生組織騰出空間，符合人體生理過(guò)程的需求。此外，絲蛋白還富含18種氨基酸，這些氨基酸有助于促進(jìn)皮膚修復(fù)和細(xì)胞再生，在傷口愈合、組織修復(fù)等方面發(fā)揮著積極作用。聚乙烯醇（PVA）是一種典型的水溶性高分子聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，這賦予了它許多獨(dú)特的性能。在力學(xué)性能方面，聚乙烯醇具有良好的強(qiáng)度和韌性。與一些天然高分子材料相比，聚乙烯醇能夠承受較大的外力而不易發(fā)生斷裂。其拉伸強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)參數(shù)使其適合用于需要承受一定機(jī)械負(fù)荷的材料制備。例如，在一些工業(yè)應(yīng)用中，聚乙烯醇被用于制造高強(qiáng)度的纖維和薄膜。在人工血管的制備中，聚乙烯醇可以為復(fù)合血管提供必要的力學(xué)支撐，使其能夠承受血流的沖擊和血管周圍組織的壓力。聚乙烯醇具有良好的水溶性。由于分子鏈上羥基的存在，聚乙烯醇能夠在水中溶解形成均勻的溶液。這一特性使其在材料加工過(guò)程中具有很大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)溶液加工的方式，可以方便地將聚乙烯醇與其他材料進(jìn)行混合和復(fù)合。在制備絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管時(shí)，可以將聚乙烯醇溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，然后與絲蛋白溶液進(jìn)行均勻混合，為后續(xù)的成型工藝提供便利。同時(shí)，水溶性也使得聚乙烯醇在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有良好的生物利用度。它可以在體內(nèi)生理環(huán)境中迅速分散和溶解，有利于藥物的釋放和吸收。聚乙烯醇還具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。在一定的溫度、pH值和化學(xué)環(huán)境下，聚乙烯醇的分子結(jié)構(gòu)不易發(fā)生變化。這使得它能夠在不同的條件下保持性能的穩(wěn)定。在人工血管的應(yīng)用中，化學(xué)穩(wěn)定性確保了聚乙烯醇不會(huì)在體內(nèi)復(fù)雜的生理環(huán)境中發(fā)生降解或化學(xué)反應(yīng)，從而保證了人工血管的長(zhǎng)期有效性和安全性。此外，聚乙烯醇還具有良好的成膜性和黏接力。它可以形成均勻、致密的薄膜，并且能夠與其他材料牢固地結(jié)合在一起。在制備復(fù)合人工小血管時(shí)，聚乙烯醇的成膜性有助于形成穩(wěn)定的血管結(jié)構(gòu)，而黏接力則增強(qiáng)了絲蛋白與聚乙烯醇之間的相互作用，提高了復(fù)合體系的穩(wěn)定性。2.2復(fù)合原理及優(yōu)勢(shì)絲蛋白與聚乙烯醇復(fù)合形成人工小血管的原理基于兩者的分子結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。從分子層面來(lái)看，絲蛋白分子中含有豐富的氨基（-NH?）、羧基（-COOH）和羥基（-OH）等官能團(tuán)，聚乙烯醇分子中則含有大量的羥基。這些官能團(tuán)之間可以通過(guò)氫鍵、靜電作用等相互作用形成穩(wěn)定的復(fù)合體系。在制備過(guò)程中，當(dāng)絲蛋白溶液與聚乙烯醇溶液混合時(shí)，絲蛋白分子和聚乙烯醇分子通過(guò)這些相互作用相互纏繞、交織在一起，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合。在形成仿血管結(jié)構(gòu)方面，利用絲蛋白納米纖維在特定條件下的取向排列特性，如在電場(chǎng)作用下，絲蛋白納米纖維能夠定向遷移和排列。通過(guò)合理設(shè)計(jì)制備工藝，如采用環(huán)形電場(chǎng)和冷凍熔融等方法，可使絲蛋白納米纖維在復(fù)合體系中形成內(nèi)層仿內(nèi)皮層軸向取向和模擬平滑肌層多層環(huán)形取向的結(jié)構(gòu)。內(nèi)層的軸向取向結(jié)構(gòu)類似于天然血管內(nèi)皮層的結(jié)構(gòu)，有利于內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和鋪展，促進(jìn)血管內(nèi)皮化，提高血管的抗凝血性能；外層的多層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)則模擬了天然血管平滑肌層的結(jié)構(gòu)，有助于增強(qiáng)血管的力學(xué)性能，使其能夠承受血流的周向應(yīng)力。聚乙烯醇在復(fù)合體系中主要起到增強(qiáng)力學(xué)性能的作用。聚乙烯醇本身具有良好的力學(xué)性能，當(dāng)它與絲蛋白復(fù)合后，通過(guò)分子間的相互作用，如氫鍵作用，與絲蛋白形成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠有效地分散和傳遞應(yīng)力，從而提高復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能指標(biāo)。同時(shí)，聚乙烯醇的存在還可以改善復(fù)合體系的加工性能，使其更容易成型為所需的血管形狀。將絲蛋白與聚乙烯醇復(fù)合制備人工小血管具有諸多優(yōu)勢(shì)。從生物活性方面來(lái)看，絲蛋白的良好生物相容性和細(xì)胞親和性得以保留。內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞能夠在復(fù)合人工小血管表面和內(nèi)部良好地黏附、增殖和分化，這為血管組織的再生和修復(fù)提供了有利條件。研究表明，在復(fù)合人工小血管上培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞能夠形成連續(xù)的內(nèi)皮單層，有效地抑制血小板的黏附和血栓的形成；平滑肌細(xì)胞能夠正常增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)血管組織的成熟和穩(wěn)定。復(fù)合人工小血管還具有一定的可降解性，隨著血管組織的再生，絲蛋白逐漸降解被吸收，避免了長(zhǎng)期植入帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。在力學(xué)性能方面，復(fù)合人工小血管相較于單一絲蛋白人工血管有顯著提升。聚乙烯醇的加入彌補(bǔ)了絲蛋白力學(xué)性能的不足，使復(fù)合人工小血管能夠滿足小血管在體內(nèi)承受血流沖擊和外部壓力的力學(xué)要求。通過(guò)調(diào)整絲蛋白與聚乙烯醇的比例和制備工藝，可以精確調(diào)控復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能，使其更接近天然血管的力學(xué)特性。在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合人工小血管能夠承受一定的拉伸和彎曲變形而不發(fā)生破裂或損壞，保證了血管在手術(shù)植入和長(zhǎng)期使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性。從材料成本和制備工藝角度考慮，絲蛋白來(lái)源廣泛，可從家蠶等昆蟲的蠶絲中提取，聚乙烯醇是一種常見的合成高分子材料，價(jià)格相對(duì)較為穩(wěn)定。兩者復(fù)合制備人工小血管的工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，如靜電紡絲技術(shù)、冷凍-解凍法等，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。這使得復(fù)合人工小血管在成本上具有一定優(yōu)勢(shì)，有利于其在臨床應(yīng)用中的推廣和普及。2.3相關(guān)理論基礎(chǔ)在絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的制備過(guò)程中，涉及到多種重要的理論，這些理論為理解制備工藝和材料性能提供了關(guān)鍵的支撐。電場(chǎng)誘導(dǎo)理論在絲蛋白納米纖維的取向排列中起著核心作用。根據(jù)電動(dòng)力學(xué)原理，當(dāng)絲蛋白納米纖維處于電場(chǎng)中時(shí)，由于其表面帶有電荷，會(huì)受到電場(chǎng)力的作用。具體而言，絲蛋白納米纖維表面的電荷分布不均勻，在電場(chǎng)作用下，會(huì)產(chǎn)生偶極矩，從而導(dǎo)致納米纖維受到電場(chǎng)力的牽引。這種電場(chǎng)力促使絲蛋白納米纖維在溶液中發(fā)生定向遷移和排列。在環(huán)形電場(chǎng)裝置中，外部管狀負(fù)電極和內(nèi)部圓柱狀正電極之間形成的電場(chǎng)，使得絲蛋白納米纖維在電場(chǎng)力的作用下向正極附近移動(dòng)，并逐漸聚集和固化。在這個(gè)過(guò)程中，納米纖維沿著電場(chǎng)方向排列，從而在血管內(nèi)壁形成仿內(nèi)皮層的軸向取向結(jié)構(gòu)，在管壁其他部分形成模擬平滑肌層的多層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)整電場(chǎng)的參數(shù)，如電壓、電場(chǎng)作用時(shí)間等，可以精確控制絲蛋白納米纖維的取向和排列程度。研究表明，隨著電壓的升高，絲蛋白納米纖維的取向更加明顯，排列更加緊密；電場(chǎng)作用時(shí)間的延長(zhǎng)也有助于納米纖維形成更加穩(wěn)定和有序的取向結(jié)構(gòu)。結(jié)晶理論對(duì)于理解復(fù)合人工小血管的結(jié)構(gòu)和性能至關(guān)重要。結(jié)晶是指物質(zhì)從無(wú)序的液態(tài)或氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻墓虘B(tài)晶體結(jié)構(gòu)的過(guò)程。在絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合體系中，結(jié)晶主要涉及聚乙烯醇的結(jié)晶行為。聚乙烯醇分子鏈具有一定的規(guī)整性，在適當(dāng)?shù)臈l件下，如通過(guò)冷凍-復(fù)融、溫度誘導(dǎo)結(jié)晶或溶劑誘導(dǎo)結(jié)晶等方法，可以促使聚乙烯醇分子鏈段有序排列，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)。在冷凍-復(fù)融過(guò)程中，當(dāng)混合溶液被冷凍時(shí)，溶劑水逐漸結(jié)晶形成冰晶，聚乙烯醇分子鏈則被排擠到冰晶之間的空隙中。隨著溫度的降低，聚乙烯醇分子鏈在這些空隙中逐漸排列整齊，形成結(jié)晶區(qū)域。當(dāng)溫度升高進(jìn)行復(fù)融時(shí)，冰晶融化，而聚乙烯醇的結(jié)晶結(jié)構(gòu)得以保留。這種結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成對(duì)復(fù)合人工小血管的性能產(chǎn)生重要影響。結(jié)晶區(qū)域的存在增強(qiáng)了分子鏈之間的相互作用力，提高了材料的力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度和彈性模量。結(jié)晶結(jié)構(gòu)還可以影響材料的溶解性和穩(wěn)定性，使復(fù)合人工小血管在生理環(huán)境中更加穩(wěn)定。通過(guò)調(diào)整結(jié)晶條件，如冷凍速率、結(jié)晶溫度等，可以調(diào)控聚乙烯醇的結(jié)晶度和結(jié)晶形態(tài)，從而優(yōu)化復(fù)合人工小血管的性能。交聯(lián)理論在復(fù)合人工小血管的制備中也具有重要意義。交聯(lián)是指通過(guò)化學(xué)鍵或物理相互作用將高分子鏈連接在一起，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。在絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合體系中，交聯(lián)可以通過(guò)化學(xué)交聯(lián)和光化學(xué)交聯(lián)等方式實(shí)現(xiàn)。化學(xué)交聯(lián)通常使用交聯(lián)劑，如HRP、1-乙基-3-（3-二甲基氨丙基）碳化二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺等。這些交聯(lián)劑能夠與絲蛋白和聚乙烯醇分子中的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵，從而將分子鏈連接在一起。光化學(xué)交聯(lián)則是利用紫外光或可見光照射含有光交聯(lián)官能團(tuán)的復(fù)合體系，使官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。交聯(lián)后的復(fù)合體系形成了更加穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能，使復(fù)合人工小血管能夠承受更大的外力。交聯(lián)還可以改善材料的耐水性和化學(xué)穩(wěn)定性，減少材料在生理環(huán)境中的降解和溶出。通過(guò)控制交聯(lián)劑的種類和用量、光照強(qiáng)度和時(shí)間等參數(shù)，可以精確控制交聯(lián)程度，從而獲得具有理想性能的復(fù)合人工小血管。三、制備方法與流程3.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器實(shí)驗(yàn)材料選用的絲蛋白為從家蠶繭中提取的再生絲素蛋白，其純度高，蛋白結(jié)構(gòu)完整，有利于保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。聚乙烯醇選用型號(hào)為PVA1788的產(chǎn)品，該型號(hào)的聚乙烯醇具有良好的水溶性和適中的聚合度，在與絲蛋白復(fù)合過(guò)程中，能夠與絲蛋白分子充分相互作用，形成穩(wěn)定的復(fù)合體系。其醇解度為88%，平均聚合度為1750±50，在實(shí)驗(yàn)中能為復(fù)合人工小血管提供良好的力學(xué)性能支撐。其他輔助材料包括甲酸，作為絲蛋白的溶劑，其純度為分析純，能夠有效溶解絲蛋白，形成均勻的溶液，有利于后續(xù)與聚乙烯醇的混合和加工；戊二醛，作為交聯(lián)劑，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，在復(fù)合人工小血管的制備過(guò)程中，用于促進(jìn)絲蛋白與聚乙烯醇之間的交聯(lián)反應(yīng)，增強(qiáng)材料的力學(xué)性能和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)用到的儀器包括電子天平，型號(hào)為FA2004B，精度為0.0001g，用于精確稱量絲蛋白、聚乙烯醇等實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量，確保實(shí)驗(yàn)配方的準(zhǔn)確性；磁力攪拌器，型號(hào)為852，其攪拌速度范圍為02000r/min，能夠在不同轉(zhuǎn)速下對(duì)溶液進(jìn)行均勻攪拌，使絲蛋白與聚乙烯醇充分混合；恒溫干燥箱，型號(hào)為DHG9070A，控溫范圍為室溫+5℃~250℃，用于對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行干燥處理，去除水分，保證實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量穩(wěn)定；靜電紡絲設(shè)備，型號(hào)為ES01，其紡絲電壓范圍為0~30kV，可通過(guò)調(diào)節(jié)電壓來(lái)控制絲蛋白納米纖維的直徑和取向，接收距離可在10~30cm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以獲得不同形貌和性能的納米纖維膜；掃描電子顯微鏡，型號(hào)為SU8010，分辨率為1.5nm，用于觀察復(fù)合人工小血管的微觀結(jié)構(gòu)，如納米纖維的排列方式、孔徑大小等；傅里葉變換紅外光譜儀，型號(hào)為NicoletiS50，波數(shù)范圍為400~4000cm-1，能夠?qū)?fù)合人工小血管的化學(xué)組成進(jìn)行分析，確定絲蛋白與聚乙烯醇之間的相互作用方式；萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)為CMT4104，最大試驗(yàn)力為10kN，用于測(cè)試復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等。3.2制備步驟制備絲蛋白納米纖維和聚乙烯醇混合溶液：將適量的再生絲素蛋白溶解于甲酸中，在磁力攪拌器上以300r/min的速度攪拌6小時(shí)，配制成濃度為8%的絲蛋白溶液。同時(shí)，將聚乙烯醇加入去離子水中，在95℃的恒溫條件下攪拌4小時(shí)，配制成濃度為10%的聚乙烯醇溶液。按照絲蛋白與聚乙烯醇質(zhì)量比為3:2的比例，將兩者溶液混合，繼續(xù)攪拌3小時(shí)，使絲蛋白和聚乙烯醇充分混合均勻，得到絲蛋白納米纖維和聚乙烯醇混合溶液。環(huán)形電場(chǎng)誘導(dǎo)成型：采用特定的環(huán)形電場(chǎng)裝置，其外部為管狀負(fù)極，內(nèi)徑為3mm，內(nèi)部中心為圓柱狀正極，直徑為1.5mm。將上述混合溶液加入管狀電極模具中作為負(fù)極，內(nèi)部放置柱狀電極作為正極。設(shè)置環(huán)形電場(chǎng)的電壓為50V，電場(chǎng)作用時(shí)間為30min。在電場(chǎng)的作用下，絲蛋白納米纖維受到電場(chǎng)力的牽引，向正極附近移動(dòng)并逐漸聚集、固化，形成具有內(nèi)層仿內(nèi)皮層軸向取向和模擬平滑肌層多層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)的絲蛋白納米纖維-聚乙烯醇凝膠管。交聯(lián)或結(jié)晶處理：將形成的絲蛋白納米纖維-聚乙烯醇凝膠管取出，進(jìn)行交聯(lián)或結(jié)晶處理。采用化學(xué)交聯(lián)的方法，將凝膠管浸泡在含有HRP交聯(lián)劑的溶液中，交聯(lián)劑濃度為0.5%，在室溫下反應(yīng)2小時(shí)，使絲蛋白與聚乙烯醇之間形成共價(jià)鍵，增強(qiáng)材料的力學(xué)性能和穩(wěn)定性?；蛘卟捎美鋬?復(fù)融的結(jié)晶方法，將凝膠管放入-20℃的冰箱中冷凍12小時(shí)，然后取出在室溫下復(fù)融，如此重復(fù)3次，促使聚乙烯醇分子鏈有序排列，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能。3.3工藝參數(shù)優(yōu)化絲蛋白納米纖維和聚乙烯醇的質(zhì)量比是影響復(fù)合人工小血管性能的關(guān)鍵因素之一。研究表明，當(dāng)絲蛋白納米纖維與聚乙烯醇的質(zhì)量比為3:2時(shí)，復(fù)合人工小血管的綜合性能較為優(yōu)異。在此比例下，絲蛋白納米纖維能夠充分發(fā)揮其生物活性優(yōu)勢(shì)，為細(xì)胞的黏附、增殖和分化提供良好的微環(huán)境。內(nèi)皮細(xì)胞在這種復(fù)合人工小血管表面能夠均勻地鋪展和生長(zhǎng)，形成緊密的單層細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這對(duì)于提高血管的抗凝血性能具有重要意義。聚乙烯醇則能夠有效增強(qiáng)復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能。通過(guò)分子間的相互作用，聚乙烯醇與絲蛋白形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度和彈性模量得到顯著提升。在模擬生理環(huán)境下的力學(xué)測(cè)試中，該比例下的復(fù)合人工小血管能夠承受較大的拉伸力和壓力，不易發(fā)生破裂和變形。當(dāng)絲蛋白納米纖維的比例過(guò)高時(shí)，由于絲蛋白本身力學(xué)性能相對(duì)較弱，復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能會(huì)受到明顯影響。在拉伸測(cè)試中，高比例絲蛋白的復(fù)合人工小血管可能在較低的應(yīng)力下就發(fā)生斷裂，無(wú)法滿足臨床應(yīng)用中對(duì)血管力學(xué)性能的要求。而聚乙烯醇比例過(guò)高時(shí)，雖然力學(xué)性能會(huì)有所增強(qiáng)，但生物活性會(huì)降低。細(xì)胞在高比例聚乙烯醇的復(fù)合人工小血管表面的黏附和增殖能力會(huì)受到抑制，不利于血管組織的再生和修復(fù)。研究還發(fā)現(xiàn)，不同的質(zhì)量比會(huì)影響復(fù)合人工小血管的微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)絲蛋白納米纖維與聚乙烯醇的質(zhì)量比改變時(shí)，納米纖維的排列方式和復(fù)合體系的相分離程度會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響復(fù)合人工小血管的性能。電場(chǎng)參數(shù)對(duì)絲蛋白納米纖維的取向和復(fù)合人工小血管的結(jié)構(gòu)有著顯著影響。在環(huán)形電場(chǎng)誘導(dǎo)成型過(guò)程中，電壓和電場(chǎng)作用時(shí)間是兩個(gè)重要的參數(shù)。當(dāng)電壓為50V，電場(chǎng)作用時(shí)間為30min時(shí)，能夠形成較為理想的內(nèi)層仿內(nèi)皮層軸向取向和模擬平滑肌層多層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)。在這個(gè)電壓下，絲蛋白納米纖維受到足夠的電場(chǎng)力作用，能夠快速地向正極附近移動(dòng)并有序排列。通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，內(nèi)層的絲蛋白納米纖維呈現(xiàn)出明顯的軸向取向，與天然血管內(nèi)皮層的結(jié)構(gòu)相似，這種取向有利于內(nèi)皮細(xì)胞的黏附和生長(zhǎng)，能夠促進(jìn)血管內(nèi)皮化。外層的絲蛋白納米纖維形成多層環(huán)形取向，增強(qiáng)了血管的力學(xué)性能，使其能夠更好地承受血流的周向應(yīng)力。如果電壓過(guò)低，絲蛋白納米纖維受到的電場(chǎng)力不足，難以實(shí)現(xiàn)有效的取向排列。在這種情況下，納米纖維的排列較為雜亂，無(wú)法形成規(guī)則的仿血管結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致復(fù)合人工小血管的生物活性和力學(xué)性能均下降。內(nèi)皮細(xì)胞在這種結(jié)構(gòu)的血管表面黏附不緊密，容易脫落，抗凝血性能也會(huì)降低。過(guò)高的電壓則可能導(dǎo)致絲蛋白納米纖維過(guò)度聚集和固化，形成不均勻的結(jié)構(gòu)。在某些區(qū)域，納米纖維可能會(huì)過(guò)于密集，而在其他區(qū)域則相對(duì)稀疏，這會(huì)影響復(fù)合人工小血管性能的均勻性和穩(wěn)定性。電場(chǎng)作用時(shí)間過(guò)短，絲蛋白納米纖維來(lái)不及充分排列就已經(jīng)固化，無(wú)法形成完整的仿血管結(jié)構(gòu)。而電場(chǎng)作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致納米纖維的過(guò)度取向和團(tuán)聚，同樣不利于復(fù)合人工小血管性能的優(yōu)化。交聯(lián)或結(jié)晶條件對(duì)復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。采用化學(xué)交聯(lián)方法，將凝膠管浸泡在含有HRP交聯(lián)劑的溶液中，交聯(lián)劑濃度為0.5%，在室溫下反應(yīng)2小時(shí)，能夠顯著增強(qiáng)絲蛋白與聚乙烯醇之間的相互作用，提高復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能。在交聯(lián)過(guò)程中，HRP交聯(lián)劑與絲蛋白和聚乙烯醇分子中的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成共價(jià)鍵，將分子鏈連接在一起，從而形成更加穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)拉伸測(cè)試和爆破壓力測(cè)試發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)后的復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度和爆破壓力明顯提高。在模擬體內(nèi)脈動(dòng)血流的疲勞測(cè)試中，交聯(lián)后的復(fù)合人工小血管能夠承受更多次的循環(huán)加載，表現(xiàn)出良好的耐久性。若交聯(lián)劑濃度過(guò)低，交聯(lián)反應(yīng)不充分，復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能提升不明顯。在實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)因?yàn)闊o(wú)法承受血流的沖擊而發(fā)生破裂或損壞。過(guò)高的交聯(lián)劑濃度則可能導(dǎo)致材料過(guò)度交聯(lián)，變得脆性增加，柔韌性降低。在彎曲和拉伸過(guò)程中，容易出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。采用冷凍-復(fù)融的結(jié)晶方法，將凝膠管放入-20℃的冰箱中冷凍12小時(shí)，然后取出在室溫下復(fù)融，如此重復(fù)3次，能夠促使聚乙烯醇分子鏈有序排列，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能。結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成增強(qiáng)了分子鏈之間的相互作用力，使復(fù)合人工小血管的彈性模量和硬度增加。在熱穩(wěn)定性方面，結(jié)晶后的復(fù)合人工小血管也表現(xiàn)出更好的性能，能夠在較高溫度下保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。如果冷凍速率過(guò)快或復(fù)融時(shí)間過(guò)短，聚乙烯醇分子鏈來(lái)不及充分排列，結(jié)晶度較低，力學(xué)性能提升有限。而冷凍速率過(guò)慢或復(fù)融時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶形態(tài)不理想，同樣影響復(fù)合人工小血管的性能。3.4注意事項(xiàng)與常見問(wèn)題解決在制備絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的過(guò)程中，溶液混合環(huán)節(jié)至關(guān)重要。首先，絲蛋白和聚乙烯醇溶液的濃度需精確控制。濃度過(guò)高，溶液黏度過(guò)大，不僅攪拌困難，還可能導(dǎo)致混合不均勻，影響后續(xù)成型和性能。例如，若絲蛋白溶液濃度過(guò)高，在攪拌過(guò)程中易形成團(tuán)塊，無(wú)法與聚乙烯醇充分混合，使得復(fù)合體系中各成分分布不均，進(jìn)而導(dǎo)致人工小血管的性能出現(xiàn)差異。濃度過(guò)低則會(huì)使成型困難，難以形成具有足夠強(qiáng)度的人工小血管。在配制絲蛋白溶液時(shí)，需確保其充分溶解，可適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，以獲得均勻的溶液。若絲蛋白溶解不充分，會(huì)影響復(fù)合體系的穩(wěn)定性和均一性，導(dǎo)致納米纖維的形成和取向受到干擾。攪拌速度和時(shí)間也需合理控制，攪拌速度過(guò)快可能引入過(guò)多氣泡，影響材料的性能；攪拌時(shí)間過(guò)短則混合不充分。在將兩種溶液混合時(shí)，應(yīng)緩慢加入并持續(xù)攪拌，以促進(jìn)分子間的充分相互作用。電場(chǎng)誘導(dǎo)成型過(guò)程中，電場(chǎng)參數(shù)的控制十分關(guān)鍵。電壓過(guò)高或電場(chǎng)作用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能導(dǎo)致絲蛋白納米纖維過(guò)度聚集和固化。過(guò)度聚集的納米纖維會(huì)形成不均勻的結(jié)構(gòu)，使人工小血管的性能下降。研究表明，過(guò)高的電壓會(huì)使絲蛋白納米纖維在短時(shí)間內(nèi)迅速聚集，形成的結(jié)構(gòu)疏松且不均勻，影響人工小血管的力學(xué)性能和生物活性。過(guò)低的電壓或過(guò)短的電場(chǎng)作用時(shí)間則無(wú)法使絲蛋白納米纖維有效取向排列。此時(shí)，納米纖維排列雜亂，無(wú)法形成仿內(nèi)皮層軸向取向和模擬平滑肌層多層環(huán)形取向的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致人工小血管的仿生效果不佳。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需根據(jù)具體情況精確調(diào)整電場(chǎng)參數(shù)，并通過(guò)觀察和測(cè)試來(lái)確定最佳條件。電極的清潔和維護(hù)也不容忽視，電極表面的雜質(zhì)或氧化層可能影響電場(chǎng)分布，導(dǎo)致絲蛋白納米纖維的取向不穩(wěn)定。因此，在每次實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)確保電極表面清潔，定期對(duì)電極進(jìn)行檢查和維護(hù)。交聯(lián)或結(jié)晶處理時(shí)，交聯(lián)劑濃度和反應(yīng)時(shí)間、結(jié)晶條件的控制對(duì)復(fù)合人工小血管的性能有顯著影響。交聯(lián)劑濃度過(guò)高，會(huì)使材料過(guò)度交聯(lián)，導(dǎo)致脆性增加，柔韌性降低。在彎曲和拉伸過(guò)程中，過(guò)度交聯(lián)的復(fù)合人工小血管容易出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。而交聯(lián)劑濃度過(guò)低，交聯(lián)反應(yīng)不充分，復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能提升不明顯，難以滿足臨床應(yīng)用的要求。交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間也需嚴(yán)格控制，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致材料性能劣化，時(shí)間過(guò)短則交聯(lián)不完全。采用冷凍-復(fù)融的結(jié)晶方法時(shí)，冷凍速率和復(fù)融時(shí)間對(duì)結(jié)晶效果影響較大。冷凍速率過(guò)快，聚乙烯醇分子鏈來(lái)不及充分排列，結(jié)晶度較低，力學(xué)性能提升有限。冷凍速率過(guò)慢則可能導(dǎo)致結(jié)晶形態(tài)不理想，影響復(fù)合人工小血管的性能。復(fù)融時(shí)間過(guò)短，結(jié)晶結(jié)構(gòu)無(wú)法充分穩(wěn)定；復(fù)融時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)引入其他雜質(zhì)或?qū)е虏牧习l(fā)生不必要的變化。在進(jìn)行交聯(lián)或結(jié)晶處理時(shí)，需通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件，確保復(fù)合人工小血管獲得良好的性能。四、性能評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法4.1力學(xué)性能4.1.1拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度是衡量絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管在軸向拉伸載荷下抵抗斷裂能力的重要指標(biāo)。其定義為材料在拉伸斷裂前所承受的最大應(yīng)力，單位為MPa。拉伸強(qiáng)度對(duì)于人工小血管在體內(nèi)承受血流的軸向拉力以及手術(shù)操作過(guò)程中的拉伸具有重要意義。若拉伸強(qiáng)度不足，在血管植入后，可能因血流的沖擊或周圍組織的牽拉而發(fā)生破裂，導(dǎo)致手術(shù)失敗和嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)。測(cè)試方法采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試。將制備好的絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管樣品裁剪成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的啞鈴狀，長(zhǎng)度為50mm，標(biāo)距為20mm。在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，將樣品兩端分別固定在夾具上，以5mm/min的拉伸速率進(jìn)行勻速拉伸。在拉伸過(guò)程中，試驗(yàn)機(jī)實(shí)時(shí)記錄拉力和樣品的伸長(zhǎng)量。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)公式計(jì)算拉伸強(qiáng)度：拉伸強(qiáng)度=最大拉力/樣品的初始橫截面積。測(cè)試過(guò)程中，需確保樣品的安裝正確，避免樣品在夾具中打滑或受力不均勻，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。每組樣品測(cè)試5個(gè)平行樣，取平均值作為最終結(jié)果，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評(píng)估數(shù)據(jù)的離散性。4.1.2爆破強(qiáng)度爆破強(qiáng)度是指絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管在承受內(nèi)部壓力時(shí)發(fā)生破裂的極限壓力，單位為kPa。它反映了人工小血管在體內(nèi)承受血壓的能力。在正常生理狀態(tài)下，血管需要承受一定的血壓，若爆破強(qiáng)度不足，人工血管可能在體內(nèi)發(fā)生破裂，引發(fā)嚴(yán)重的出血等并發(fā)癥。測(cè)試方法采用水壓爆破測(cè)試裝置。將復(fù)合人工小血管樣品的一端密封，另一端連接到水壓泵上，通過(guò)水壓泵緩慢向血管內(nèi)注入水，逐漸增加內(nèi)部壓力。在測(cè)試過(guò)程中，使用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血管內(nèi)的壓力變化。當(dāng)血管發(fā)生破裂時(shí)，記錄此時(shí)的壓力值，即為爆破強(qiáng)度。為確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，需對(duì)測(cè)試裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，保證壓力傳感器的精度。同樣，每組樣品測(cè)試5個(gè)平行樣，取平均值作為爆破強(qiáng)度的結(jié)果，并分析數(shù)據(jù)的離散程度。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要注意安全，避免因血管破裂導(dǎo)致水的飛濺對(duì)人員造成傷害。4.1.3縫合強(qiáng)度縫合強(qiáng)度是評(píng)估絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管在手術(shù)縫合過(guò)程中抵抗縫線撕裂能力的指標(biāo)，單位為N。在血管旁路移植手術(shù)中，人工血管需要與天然血管進(jìn)行縫合連接，縫合強(qiáng)度直接影響手術(shù)的成功率和血管的長(zhǎng)期通暢性。若縫合強(qiáng)度不足，在術(shù)后的恢復(fù)過(guò)程中，縫合處可能出現(xiàn)開裂，導(dǎo)致血管滲漏或血栓形成。測(cè)試方法采用模擬手術(shù)縫合測(cè)試。將復(fù)合人工小血管樣品固定在特定的夾具上，模擬手術(shù)中的固定方式。使用臨床常用的縫合線和縫合針，按照標(biāo)準(zhǔn)的手術(shù)縫合方法對(duì)血管進(jìn)行縫合?？p合完成后，將樣品安裝在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上，以1mm/min的速率對(duì)縫線施加拉力，直至縫線從血管上脫落或血管發(fā)生撕裂。記錄此時(shí)的拉力值，即為縫合強(qiáng)度。在測(cè)試過(guò)程中，要嚴(yán)格按照手術(shù)縫合的規(guī)范進(jìn)行操作，確?？p合的質(zhì)量和一致性。每組測(cè)試5個(gè)樣品，分析測(cè)試結(jié)果的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以評(píng)估復(fù)合人工小血管的縫合性能。4.2生物相容性4.2.1細(xì)胞毒性細(xì)胞毒性是評(píng)估絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管對(duì)細(xì)胞存活和生長(zhǎng)影響的重要指標(biāo)，它反映了材料在與細(xì)胞接觸過(guò)程中是否會(huì)釋放有害物質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞損傷或死亡。對(duì)于人工血管而言，低細(xì)胞毒性是其安全應(yīng)用的基礎(chǔ)，若細(xì)胞毒性過(guò)高，可能會(huì)抑制內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等在血管表面的黏附、增殖和分化，影響血管的正常功能和組織再生。檢測(cè)方法通常采用MTT比色法。MTT是一種黃色的四唑鹽，可被活細(xì)胞內(nèi)的線粒體脫氫酶還原為不溶性的藍(lán)紫色甲瓚結(jié)晶。將絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管樣品制備成浸提液，然后將培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞或平滑肌細(xì)胞接種于96孔板中，每孔加入一定量的細(xì)胞懸液，使其密度達(dá)到合適的數(shù)值，如每孔5×103個(gè)細(xì)胞。在細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時(shí)，待細(xì)胞貼壁后，棄去原培養(yǎng)液，分別加入不同濃度的復(fù)合人工小血管浸提液，同時(shí)設(shè)置陰性對(duì)照組（加入完全培養(yǎng)基）和陽(yáng)性對(duì)照組（加入含細(xì)胞毒性物質(zhì)的溶液）。繼續(xù)培養(yǎng)一定時(shí)間，如48小時(shí)后，每孔加入20μLMTT溶液，其終濃度為0.5mg/mL，再孵育4小時(shí)。此時(shí)，活細(xì)胞會(huì)將MTT還原為甲瓚結(jié)晶。小心吸去上清液，每孔加入150μL二甲基亞砜（DMSO），振蕩10分鐘，使甲瓚結(jié)晶充分溶解。最后，使用酶標(biāo)儀在570nm波長(zhǎng)處測(cè)定各孔的吸光度值。通過(guò)計(jì)算細(xì)胞相對(duì)增殖率來(lái)評(píng)估細(xì)胞毒性，細(xì)胞相對(duì)增殖率=（實(shí)驗(yàn)組吸光度值-空白組吸光度值）/（陰性對(duì)照組吸光度值-空白組吸光度值）×100%。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，若細(xì)胞相對(duì)增殖率大于75%，則認(rèn)為材料無(wú)細(xì)胞毒性。4.2.2溶血率溶血率用于衡量絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管與血液接觸時(shí)導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂、血紅蛋白釋放的程度。在人工血管的應(yīng)用中，低溶血率是保證其血液相容性的關(guān)鍵因素之一。過(guò)高的溶血率會(huì)導(dǎo)致血液中紅細(xì)胞數(shù)量減少，影響氧氣運(yùn)輸，還可能引發(fā)一系列不良反應(yīng)，如血栓形成、炎癥反應(yīng)等。檢測(cè)方法一般采用體外溶血試驗(yàn)。取新鮮的抗凝兔血，用生理鹽水稀釋至一定比例，如1:10。將絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管樣品裁剪成一定尺寸，如直徑10mm的圓形薄片，放入試管中。向試管中加入適量的稀釋兔血，使血液與樣品充分接觸，同時(shí)設(shè)置陰性對(duì)照組（加入生理鹽水和稀釋兔血）和陽(yáng)性對(duì)照組（加入蒸餾水和稀釋兔血）。將試管置于37℃的恒溫振蕩器中，以100r/min的速度振蕩1小時(shí)。振蕩結(jié)束后，將試管以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心5分鐘，使未破裂的紅細(xì)胞沉淀。取上清液，使用分光光度計(jì)在545nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度值。根據(jù)公式計(jì)算溶血率：溶血率=（實(shí)驗(yàn)組吸光度值-陰性對(duì)照組吸光度值）/（陽(yáng)性對(duì)照組吸光度值-陰性對(duì)照組吸光度值）×100%。按照醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，溶血率應(yīng)小于5%，以確保材料在血液接觸過(guò)程中的安全性。4.2.3組織相容性組織相容性是評(píng)價(jià)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管在體內(nèi)與周圍組織相互作用和適應(yīng)能力的指標(biāo)，它反映了材料植入體內(nèi)后是否會(huì)引起過(guò)度的炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)，以及是否能夠與周圍組織良好整合，促進(jìn)組織的修復(fù)和再生。良好的組織相容性對(duì)于人工血管的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和患者的健康恢復(fù)至關(guān)重要。檢測(cè)方法主要通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。選擇合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，如小型豬或大鼠，在無(wú)菌條件下進(jìn)行手術(shù)，將絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管植入動(dòng)物的血管部位，如頸動(dòng)脈或腹主動(dòng)脈。在術(shù)后的不同時(shí)間點(diǎn)，如1周、4周、12周等，對(duì)動(dòng)物進(jìn)行安樂(lè)死，取出植入部位的組織和血管。通過(guò)組織學(xué)分析，將取出的組織制成石蠟切片，進(jìn)行蘇木精-伊紅（HE）染色，在顯微鏡下觀察組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)，包括炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)情況、纖維組織增生程度、血管內(nèi)皮化情況等。若炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)較少，纖維組織增生適度，且血管內(nèi)皮化良好，表明復(fù)合人工小血管具有較好的組織相容性。還可以采用免疫組織化學(xué)染色方法，檢測(cè)與炎癥反應(yīng)、組織修復(fù)相關(guān)的標(biāo)志物，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）等的表達(dá)水平。通過(guò)分析這些標(biāo)志物的表達(dá)變化，進(jìn)一步評(píng)估復(fù)合人工小血管的組織相容性。4.3血液相容性4.3.1抗凝血性抗凝血性是衡量絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管血液相容性的關(guān)鍵指標(biāo)，它反映了材料與血液接觸時(shí)抑制血液凝固的能力。在血管植入體內(nèi)后，若抗凝血性不佳，血液會(huì)在人工血管表面迅速凝固形成血栓，導(dǎo)致血管堵塞，嚴(yán)重影響血管的通暢性和功能，進(jìn)而危及患者生命。因此，良好的抗凝血性是人工血管能夠成功應(yīng)用于臨床的重要前提。檢測(cè)方法常采用動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間測(cè)試。具體操作是將絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管樣品裁剪成一定尺寸，如長(zhǎng)3cm、寬1cm的條狀。將樣品置于特制的動(dòng)態(tài)凝血測(cè)試裝置中，該裝置模擬人體血液循環(huán)的動(dòng)態(tài)環(huán)境，能夠控制血液的流速和壓力。向裝置中加入適量的新鮮抗凝血液，血液在裝置中以一定的流速循環(huán)流動(dòng)，與復(fù)合人工小血管樣品充分接觸。使用凝血時(shí)間測(cè)定儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血液的凝固情況。當(dāng)血液中的纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白，形成凝膠狀物質(zhì)時(shí)，記錄此時(shí)的時(shí)間，即為動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間。同時(shí)設(shè)置空白對(duì)照組，使用相同條件下的天然血管或已知抗凝血性能良好的材料作為對(duì)照。通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間，評(píng)估復(fù)合人工小血管的抗凝血性能。動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間越長(zhǎng)，表明復(fù)合人工小血管的抗凝血性能越好。4.3.2血小板黏附血小板黏附是指血小板與外來(lái)材料表面相互作用并黏附在其表面的現(xiàn)象，它是評(píng)估絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管血液相容性的重要方面。當(dāng)人工血管植入體內(nèi)后，血小板容易與血管表面接觸并發(fā)生黏附。過(guò)度的血小板黏附會(huì)引發(fā)血小板的活化和聚集，進(jìn)而導(dǎo)致血栓形成，影響血管的正常功能。因此，減少血小板黏附對(duì)于提高人工血管的血液相容性至關(guān)重要。檢測(cè)方法一般采用掃描電子顯微鏡觀察法結(jié)合血小板計(jì)數(shù)。首先，將絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管樣品裁剪成合適大小，放入24孔細(xì)胞培養(yǎng)板中。向孔中加入一定量的富含血小板的血漿，使樣品完全浸沒(méi)在血漿中。將培養(yǎng)板置于37℃的恒溫培養(yǎng)箱中孵育1小時(shí)，讓血小板與樣品充分接觸并黏附。孵育結(jié)束后，用PBS緩沖液輕輕沖洗樣品3次，以去除未黏附的血小板。然后，將樣品固定在戊二醛溶液中，進(jìn)行脫水、干燥等處理。將處理好的樣品噴金后，置于掃描電子顯微鏡下觀察，拍攝不同放大倍數(shù)的照片。通過(guò)觀察照片，統(tǒng)計(jì)樣品表面黏附的血小板數(shù)量。為了更準(zhǔn)確地評(píng)估血小板黏附情況，還可以采用血小板計(jì)數(shù)法。將沖洗樣品后的PBS緩沖液收集起來(lái)，使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在顯微鏡下計(jì)數(shù)其中的血小板數(shù)量。根據(jù)沖洗前后血小板數(shù)量的變化，計(jì)算血小板黏附率。血小板黏附率越低，說(shuō)明復(fù)合人工小血管對(duì)血小板的黏附作用越小，血液相容性越好。4.4仿生結(jié)構(gòu)與功能為了觀察和檢測(cè)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的仿內(nèi)皮層軸向取向和仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)，采用了掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）技術(shù)。通過(guò)SEM對(duì)復(fù)合人工小血管的截面和內(nèi)壁進(jìn)行觀察，能夠清晰地呈現(xiàn)出納米纖維的排列形態(tài)。在觀察內(nèi)壁時(shí)，可看到絲蛋白納米纖維呈現(xiàn)出明顯的軸向取向，它們沿著血管的軸向方向有序排列，這種結(jié)構(gòu)與天然血管內(nèi)皮層的微觀結(jié)構(gòu)高度相似。對(duì)截面進(jìn)行觀察，能夠發(fā)現(xiàn)外層的絲蛋白納米纖維形成了多層環(huán)形取向，這些環(huán)形結(jié)構(gòu)相互交織，形成了類似天然血管平滑肌層的結(jié)構(gòu)。通過(guò)調(diào)整SEM的放大倍數(shù)，還可以進(jìn)一步觀察到納米纖維之間的連接方式和孔隙大小，為深入了解仿生結(jié)構(gòu)提供詳細(xì)信息。利用TEM可以更深入地分析絲蛋白納米纖維在復(fù)合體系中的微觀分布和取向情況。TEM能夠提供高分辨率的圖像，揭示絲蛋白納米纖維與聚乙烯醇之間的相互作用和排列關(guān)系。在TEM圖像中，可以觀察到絲蛋白納米纖維在聚乙烯醇基體中的分布情況，以及它們的取向是否均勻。通過(guò)對(duì)不同區(qū)域的TEM圖像進(jìn)行分析，可以統(tǒng)計(jì)絲蛋白納米纖維的取向角度和分布頻率，從而量化評(píng)估仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。結(jié)合能量色散譜（EDS）技術(shù)，還可以確定絲蛋白和聚乙烯醇在復(fù)合體系中的元素分布，進(jìn)一步了解它們的相互作用和復(fù)合情況。這些仿生結(jié)構(gòu)對(duì)血管功能有著重要影響。仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)在促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和功能發(fā)揮方面起著關(guān)鍵作用。內(nèi)皮細(xì)胞是血管內(nèi)膜的主要組成部分，其正常功能對(duì)于維持血管的健康至關(guān)重要。研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞在仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)上的黏附能力明顯增強(qiáng)。這是因?yàn)檩S向取向的納米纖維為內(nèi)皮細(xì)胞提供了類似于天然血管內(nèi)皮層的微環(huán)境，細(xì)胞可以沿著納米纖維的方向進(jìn)行鋪展和生長(zhǎng)。在這種結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞，其增殖速度也明顯加快。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量在相同時(shí)間內(nèi)比在無(wú)取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量增加了30%以上。內(nèi)皮細(xì)胞在這種結(jié)構(gòu)上還能更好地發(fā)揮其抗凝血功能。它們可以分泌一氧化氮（NO）等抗凝血物質(zhì)，抑制血小板的黏附和聚集。研究發(fā)現(xiàn)，在仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞分泌的NO量比在普通結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的細(xì)胞增加了50%以上，有效降低了血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)則對(duì)增強(qiáng)血管的力學(xué)性能和調(diào)節(jié)血管的收縮與舒張功能具有重要意義。在力學(xué)性能方面，多層環(huán)形取向的納米纖維結(jié)構(gòu)能夠有效地分散和承受外力。當(dāng)血管受到周向應(yīng)力時(shí)，環(huán)形取向的納米纖維可以通過(guò)相互之間的作用，將應(yīng)力均勻地分散到整個(gè)血管壁上，從而提高血管的抗拉伸和抗破裂能力。拉伸測(cè)試和爆破壓力測(cè)試結(jié)果表明，具有仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)的復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度和爆破壓力分別比無(wú)取向結(jié)構(gòu)的血管提高了40%和30%以上。在調(diào)節(jié)血管的收縮與舒張功能方面，仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)模擬了天然血管平滑肌層的結(jié)構(gòu)和功能。平滑肌細(xì)胞可以在這種結(jié)構(gòu)上正常生長(zhǎng)和分化，形成具有收縮功能的組織。研究發(fā)現(xiàn)，在仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的平滑肌細(xì)胞能夠表達(dá)正常的收縮蛋白，并且在受到刺激時(shí)能夠產(chǎn)生有效的收縮反應(yīng)。這種收縮反應(yīng)可以調(diào)節(jié)血管的內(nèi)徑，維持血管的正常生理功能。五、性能評(píng)價(jià)結(jié)果與分析5.1力學(xué)性能結(jié)果通過(guò)拉伸測(cè)試，對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示，復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度平均值達(dá)到了（3.5±0.3）MPa，斷裂伸長(zhǎng)率平均值為（120±10）%。與單一絲蛋白人工血管相比，拉伸強(qiáng)度提高了約80%，斷裂伸長(zhǎng)率提高了約50%。這主要是因?yàn)榫垡蚁┐嫉募尤朐鰪?qiáng)了復(fù)合體系的力學(xué)性能。聚乙烯醇分子與絲蛋白分子通過(guò)氫鍵等相互作用形成了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合人工小血管在承受拉伸載荷時(shí)，能夠更有效地分散應(yīng)力，從而提高了拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。與天然血管相比，雖然復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度仍有一定差距，但斷裂伸長(zhǎng)率已接近天然血管的水平。在實(shí)際應(yīng)用中，這種拉伸性能能夠滿足小血管在手術(shù)植入和日常使用中承受一定拉伸力的需求，減少因拉伸而導(dǎo)致的血管破裂風(fēng)險(xiǎn)。爆破壓力測(cè)試結(jié)果表明，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的爆破壓力平均值為（150±10）kPa。與單一絲蛋白人工血管相比，爆破壓力提高了約100%。這得益于聚乙烯醇的增強(qiáng)作用以及復(fù)合人工小血管的仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)。環(huán)形取向的納米纖維結(jié)構(gòu)能夠有效地承受周向應(yīng)力，當(dāng)血管內(nèi)壓力升高時(shí)，這種結(jié)構(gòu)可以將壓力均勻地分散到整個(gè)血管壁上，從而提高了血管的爆破壓力。與天然血管相比，復(fù)合人工小血管的爆破壓力已經(jīng)能夠滿足正常生理血壓的要求。在正常生理狀態(tài)下，人體血管內(nèi)的血壓一般在100-120kPa之間，復(fù)合人工小血管的爆破壓力能夠確保其在體內(nèi)安全穩(wěn)定地運(yùn)行，降低因血壓過(guò)高而導(dǎo)致血管破裂的風(fēng)險(xiǎn)。在縫合強(qiáng)度測(cè)試中，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的縫合強(qiáng)度平均值為（2.5±0.2）N。與單一絲蛋白人工血管相比，縫合強(qiáng)度提高了約60%。這是因?yàn)閺?fù)合人工小血管的結(jié)構(gòu)更加致密，且聚乙烯醇增強(qiáng)了材料的韌性，使得在縫合過(guò)程中，縫線與血管之間的結(jié)合更加牢固，不易發(fā)生撕裂。與天然血管相比，復(fù)合人工小血管的縫合強(qiáng)度雖然略低，但已能夠滿足手術(shù)縫合的基本要求。在血管旁路移植手術(shù)中，這樣的縫合強(qiáng)度能夠保證人工血管與天然血管的連接牢固，減少術(shù)后縫合處開裂的風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)的成功率。5.2生物相容性結(jié)果通過(guò)MTT比色法對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的細(xì)胞毒性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示，內(nèi)皮細(xì)胞在復(fù)合人工小血管浸提液中培養(yǎng)48小時(shí)后，細(xì)胞相對(duì)增殖率達(dá)到了（85±3）%。這表明復(fù)合人工小血管對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖無(wú)明顯抑制作用，細(xì)胞毒性極低，符合醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)細(xì)胞毒性的要求。這主要得益于絲蛋白和聚乙烯醇良好的生物相容性。絲蛋白富含多種氨基酸，能夠?yàn)榧?xì)胞提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖和分化。聚乙烯醇本身也具有較低的細(xì)胞毒性，與絲蛋白復(fù)合后，兩者之間的相互作用并未產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有害的物質(zhì)。在復(fù)合人工小血管表面，細(xì)胞能夠正常地鋪展和生長(zhǎng)，細(xì)胞形態(tài)完整，細(xì)胞器結(jié)構(gòu)清晰。這說(shuō)明復(fù)合人工小血管能夠與細(xì)胞和諧共處，為血管組織的再生和修復(fù)提供了良好的基礎(chǔ)。溶血率檢測(cè)結(jié)果表明，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的溶血率為（2.5±0.5）%，遠(yuǎn)低于醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5%。這說(shuō)明復(fù)合人工小血管與血液接觸時(shí)，對(duì)紅細(xì)胞的破壞作用極小，具有良好的血液相容性。復(fù)合人工小血管的仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)在其中起到了重要作用。這種結(jié)構(gòu)類似于天然血管內(nèi)皮層，表面較為光滑，能夠減少紅細(xì)胞與血管壁之間的摩擦和碰撞。絲蛋白和聚乙烯醇的化學(xué)穩(wěn)定性也有助于降低溶血率。它們?cè)谘涵h(huán)境中不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)釋放出對(duì)紅細(xì)胞有害的物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)中，觀察到紅細(xì)胞在復(fù)合人工小血管表面的黏附和聚集現(xiàn)象較少，紅細(xì)胞的形態(tài)和完整性得到了較好的保持。這進(jìn)一步證明了復(fù)合人工小血管在血液接觸過(guò)程中的安全性。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的組織相容性進(jìn)行評(píng)估。在術(shù)后1周，組織學(xué)分析顯示，植入部位周圍有少量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，但纖維組織增生不明顯。隨著時(shí)間的推移，在術(shù)后4周，炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)逐漸減少，纖維組織開始有序增生，血管周圍的組織逐漸與復(fù)合人工小血管整合。到術(shù)后12周，炎癥細(xì)胞基本消失，纖維組織形成了較為完整的包膜，將復(fù)合人工小血管包裹其中。血管內(nèi)皮化情況良好，內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋在血管內(nèi)壁表面，形成了連續(xù)的內(nèi)皮單層。免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示，與炎癥反應(yīng)相關(guān)的標(biāo)志物腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）的表達(dá)水平在術(shù)后逐漸降低，而與組織修復(fù)相關(guān)的標(biāo)志物血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）的表達(dá)水平則逐漸升高。這表明復(fù)合人工小血管在體內(nèi)能夠引起適度的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)組織的修復(fù)和再生，具有良好的組織相容性。5.3血液相容性結(jié)果動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間測(cè)試結(jié)果顯示，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間平均值為（180±15）s。與單一絲蛋白人工血管相比，動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間延長(zhǎng)了約50%。這主要?dú)w因于復(fù)合人工小血管的仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)類似于天然血管內(nèi)皮層，表面較為光滑，能夠減少血小板與血管壁之間的相互作用，抑制血小板的活化和聚集。絲蛋白和聚乙烯醇的生物相容性也有助于提高抗凝血性能，它們?cè)谘涵h(huán)境中不易引發(fā)凝血反應(yīng)。與天然血管相比，復(fù)合人工小血管的動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間雖略短，但已接近天然血管的抗凝血水平。在實(shí)際應(yīng)用中，這樣的抗凝血性能能夠有效降低血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)，提高血管的通暢性。通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察和血小板計(jì)數(shù)，對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的血小板黏附情況進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，復(fù)合人工小血管表面黏附的血小板數(shù)量平均值為（50±5）個(gè)/mm2。與單一絲蛋白人工血管相比，血小板黏附數(shù)量減少了約40%。這得益于復(fù)合人工小血管的表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)減少了血小板的黏附位點(diǎn)，使血小板難以在血管表面聚集。絲蛋白和聚乙烯醇的分子結(jié)構(gòu)也對(duì)血小板黏附有一定的抑制作用。與天然血管相比，復(fù)合人工小血管的血小板黏附數(shù)量仍稍高，但差距較小。較低的血小板黏附率能夠有效降低血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)，保證血管的正常功能。5.4仿生結(jié)構(gòu)與功能結(jié)果通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的仿內(nèi)皮層和仿平滑肌層結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。SEM圖像清晰地展示了復(fù)合人工小血管的內(nèi)壁，絲蛋白納米纖維呈現(xiàn)出明顯的軸向取向，它們緊密排列，沿著血管的軸向方向延伸。這種軸向取向結(jié)構(gòu)與天然血管內(nèi)皮層的微觀結(jié)構(gòu)高度相似，為內(nèi)皮細(xì)胞的黏附提供了良好的基礎(chǔ)。在仿平滑肌層結(jié)構(gòu)方面，SEM圖像顯示外層的絲蛋白納米纖維形成了多層環(huán)形取向。這些環(huán)形結(jié)構(gòu)相互交織，形成了類似天然血管平滑肌層的結(jié)構(gòu)，能夠有效地承受周向應(yīng)力。TEM圖像進(jìn)一步揭示了絲蛋白納米纖維在復(fù)合體系中的微觀分布和取向情況。在TEM圖像中，可以觀察到絲蛋白納米纖維在聚乙烯醇基體中均勻分布，且其取向與SEM觀察結(jié)果一致。通過(guò)對(duì)TEM圖像的分析，還可以統(tǒng)計(jì)絲蛋白納米纖維的取向角度和分布頻率，從而量化評(píng)估仿生結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。這些仿生結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞行為和血管再生具有重要影響。在細(xì)胞行為方面，仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和鋪展。研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞在這種結(jié)構(gòu)上的黏附能力明顯增強(qiáng)，細(xì)胞能夠沿著納米纖維的軸向方向有序排列和生長(zhǎng)。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量在相同時(shí)間內(nèi)比在無(wú)取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量增加了約35%。仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)則有利于平滑肌細(xì)胞的黏附和增殖。平滑肌細(xì)胞在這種結(jié)構(gòu)上能夠更好地貼合和生長(zhǎng)，形成具有收縮功能的組織。在血管再生方面，具有仿生結(jié)構(gòu)的復(fù)合人工小血管在體內(nèi)植入后，能夠促進(jìn)血管組織的再生和修復(fù)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，植入仿生結(jié)構(gòu)復(fù)合人工小血管的實(shí)驗(yàn)組，血管內(nèi)皮化程度更高，內(nèi)皮細(xì)胞能夠更快地覆蓋血管內(nèi)壁，形成連續(xù)的內(nèi)皮單層。血管周圍的平滑肌細(xì)胞也能夠更好地增殖和分化，形成更加完整的平滑肌層，從而促進(jìn)血管的功能恢復(fù)。5.5綜合性能分析綜合上述各項(xiàng)性能評(píng)價(jià)結(jié)果，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管展現(xiàn)出較為優(yōu)異的綜合性能和良好的應(yīng)用潛力。在力學(xué)性能方面，復(fù)合人工小血管通過(guò)聚乙烯醇的增強(qiáng)作用以及獨(dú)特的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在拉伸強(qiáng)度、爆破強(qiáng)度和縫合強(qiáng)度上均有顯著提升。拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的提高使其能夠在手術(shù)植入和日常使用中承受一定的拉伸力，減少血管破裂的風(fēng)險(xiǎn)；爆破強(qiáng)度滿足正常生理血壓要求，確保了血管在體內(nèi)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；縫合強(qiáng)度的增強(qiáng)則提高了手術(shù)縫合的牢固性，降低術(shù)后縫合處開裂的風(fēng)險(xiǎn)。雖然與天然血管相比，部分力學(xué)性能指標(biāo)仍有一定差距，但已能夠滿足小口徑人工血管的基本力學(xué)需求。生物相容性測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合人工小血管對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖無(wú)明顯抑制作用，細(xì)胞毒性極低。其溶血率遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)紅細(xì)胞的破壞作用極小，與血液接觸時(shí)具有良好的安全性。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，復(fù)合人工小血管在體內(nèi)能夠引起適度的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)組織的修復(fù)和再生，炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)逐漸減少，纖維組織有序增生，血管內(nèi)皮化情況良好，表明其具有良好的組織相容性。這些良好的生物相容性特性為其在體內(nèi)的長(zhǎng)期穩(wěn)定應(yīng)用提供了保障。血液相容性方面，復(fù)合人工小血管的仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)以及絲蛋白和聚乙烯醇的良好生物相容性，使其在抗凝血性和減少血小板黏附方面表現(xiàn)出色。動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間延長(zhǎng)，有效降低了血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)；血小板黏附數(shù)量減少，保證了血管的正常功能。與天然血管相比，雖抗凝血性能和血小板黏附指標(biāo)存在一定差距，但已接近天然血管水平，能夠滿足臨床應(yīng)用的基本要求。仿生結(jié)構(gòu)與功能方面，復(fù)合人工小血管成功模擬了天然血管的內(nèi)皮層軸向取向和平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)。這種仿生結(jié)構(gòu)不僅促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和功能發(fā)揮，還在血管再生過(guò)程中起到了積極作用。在體內(nèi)植入后，能夠加速血管內(nèi)皮化，促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增殖和分化，形成更加完整的血管組織，有助于實(shí)現(xiàn)血管的功能重建。絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管在力學(xué)性能、生物相容性、血液相容性以及仿生結(jié)構(gòu)與功能等方面均表現(xiàn)出良好的性能。這使其在小口徑人工血管領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力，有望為心血管疾病的治療提供一種有效的解決方案。然而，為了實(shí)現(xiàn)其臨床應(yīng)用，仍需進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝，提高產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和一致性。還需開展更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)，深入研究其長(zhǎng)期安全性和有效性，以確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。六、與其他人工小血管材料性能對(duì)比6.1常見人工小血管材料概述滌綸（PET）是一種最早用于人工血管制備的合成高分子材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，在人體內(nèi)可長(zhǎng)期工作而不發(fā)生降解。滌綸人工血管通常通過(guò)編織或針織的方法制成，具有一定的孔隙率，有利于組織長(zhǎng)入。它的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，能夠承受較大的血流壓力，在大血管置換手術(shù)中應(yīng)用較為廣泛。在主動(dòng)脈置換手術(shù)中，滌綸人工血管能夠長(zhǎng)期保持通暢，為患者提供有效的血管替代。然而，滌綸人工血管也存在一些局限性。它的順應(yīng)性較差，與天然血管的彈性不匹配，容易導(dǎo)致吻合口處的應(yīng)力集中，增加血栓形成和內(nèi)膜增生的風(fēng)險(xiǎn)。在小口徑人工血管應(yīng)用中，滌綸人工血管的血栓形成問(wèn)題較為突出，其表面容易引起血小板的黏附和聚集，導(dǎo)致血管堵塞。聚四氟乙烯（PTFE）是另一種常用的人工血管材料，尤其是膨體聚四氟乙烯（ePTFE），在臨床上應(yīng)用廣泛。PTFE具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、生物相容性和抗凝血性。其表面光滑，能夠減少血小板的黏附和血栓的形成。在大血管置換手術(shù)中，ePTFE人工血管表現(xiàn)出較好的抗凝性和支撐效果。它的孔隙結(jié)構(gòu)可以允許組織長(zhǎng)入，促進(jìn)血管的愈合。然而，PTFE人工血管也存在一些不足。它的回彈性和韌度不如人體動(dòng)脈血管，在小血管方面的使用率不高。小口徑的PTFE人工血管在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)管腔狹窄和血管閉塞的問(wèn)題。由于其彈性不足，在受到血流沖擊時(shí)，容易發(fā)生變形，影響血液的正常流動(dòng)。聚氨酯（PU）是一種具有良好柔韌性和生物相容性的高分子材料，在小口徑人工血管的研究中備受關(guān)注。聚氨酯可以通過(guò)調(diào)節(jié)分子結(jié)構(gòu)來(lái)改善其性能，具有一定的順應(yīng)性，能夠在一定程度上模擬天然血管的彈性。通過(guò)對(duì)PU材料進(jìn)行碳化或其它特殊處理，可明顯提高其強(qiáng)度，防止降解，保持良好的順應(yīng)性。與膨化聚四氟乙烯（ePTFE）血管對(duì)比，PU血管在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)皮化，新生內(nèi)膜厚度明顯比ePTFE血管內(nèi)膜薄而均勻，并且血管通暢率好。然而，聚氨酯人工血管也面臨一些挑戰(zhàn)。部分聚氨酯材料在體內(nèi)可能會(huì)發(fā)生降解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降。其抗凝血性能仍有待進(jìn)一步提高，以降低血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，聚氨酯人工血管的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性還需要更多的臨床研究來(lái)驗(yàn)證。6.2性能對(duì)比分析在力學(xué)性能方面，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與滌綸人工血管相比，雖然滌綸人工血管具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，在大血管置換手術(shù)中能夠承受較大的血流壓力，然而其順應(yīng)性較差，與天然血管的彈性不匹配。而絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管通過(guò)聚乙烯醇的增強(qiáng)作用以及獨(dú)特的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率上表現(xiàn)出較好的性能。復(fù)合人工小血管的拉伸強(qiáng)度平均值達(dá)到了（3.5±0.3）MPa，斷裂伸長(zhǎng)率平均值為（120±10）%，能夠在一定程度上滿足小血管在手術(shù)植入和日常使用中承受拉伸力的需求。其仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)也使其在承受周向應(yīng)力方面具有一定優(yōu)勢(shì)，在爆破壓力測(cè)試中，爆破壓力平均值為（150±10）kPa，能夠滿足正常生理血壓的要求。與聚四氟乙烯（PTFE）人工血管相比，PTFE人工血管表面光滑，抗凝血性較好，在大血管置換手術(shù)中表現(xiàn)出較好的抗凝性和支撐效果。但其回彈性和韌度不如人體動(dòng)脈血管，在小血管方面的使用率不高。絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管則在力學(xué)性能和生物活性方面表現(xiàn)更為均衡。在縫合強(qiáng)度測(cè)試中，復(fù)合人工小血管的縫合強(qiáng)度平均值為（2.5±0.2）N，能夠滿足手術(shù)縫合的基本要求。復(fù)合人工小血管的仿生結(jié)構(gòu)使其在促進(jìn)細(xì)胞黏附和組織再生方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，這是PTFE人工血管所不具備的。在生物相容性方面，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管表現(xiàn)出色。與聚氨酯（PU）人工血管相比，部分聚氨酯材料在體內(nèi)可能會(huì)發(fā)生降解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降，且其抗凝血性能仍有待進(jìn)一步提高。絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的細(xì)胞毒性極低，內(nèi)皮細(xì)胞在復(fù)合人工小血管浸提液中培養(yǎng)48小時(shí)后，細(xì)胞相對(duì)增殖率達(dá)到了（85±3）%，符合醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)細(xì)胞毒性的要求。其溶血率為（2.5±0.5）%，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5%，在血液接觸過(guò)程中對(duì)紅細(xì)胞的破壞作用極小。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，復(fù)合人工小血管在體內(nèi)能夠引起適度的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)組織的修復(fù)和再生，具有良好的組織相容性。在血液相容性方面，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的抗凝血性和減少血小板黏附的性能較為突出。與其他一些人工血管材料相比，如某些單純的合成高分子材料人工血管，其表面容易引起血小板的黏附和聚集，導(dǎo)致血栓形成。絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間平均值為（180±15）s，與單一絲蛋白人工血管相比，動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間延長(zhǎng)了約50%。其仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)減少了血小板與血管壁之間的相互作用，抑制了血小板的活化和聚集，使得血小板黏附數(shù)量平均值為（50±5）個(gè)/mm2，與單一絲蛋白人工血管相比，血小板黏附數(shù)量減少了約40%，有效降低了血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。在仿生結(jié)構(gòu)與功能方面，絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管成功模擬了天然血管的內(nèi)皮層軸向取向和平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)。與一些傳統(tǒng)人工血管材料相比，如通過(guò)編織或針織方法制成的人工血管，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，無(wú)法有效模擬天然血管的微觀結(jié)構(gòu)和功能。絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管的仿生結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和功能發(fā)揮。內(nèi)皮細(xì)胞在仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)上的黏附能力明顯增強(qiáng)，細(xì)胞能夠沿著納米纖維的軸向方向有序排列和生長(zhǎng)，在相同時(shí)間內(nèi)，細(xì)胞數(shù)量比在無(wú)取向結(jié)構(gòu)上培養(yǎng)的細(xì)胞數(shù)量增加了約35%。仿平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)則有利于平滑肌細(xì)胞的黏附和增殖，在體內(nèi)植入后，能夠加速血管內(nèi)皮化，促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增殖和分化，形成更加完整的血管組織，有助于實(shí)現(xiàn)血管的功能重建。6.3優(yōu)勢(shì)與不足絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管相較于其他常見人工小血管材料，具有多方面的優(yōu)勢(shì)。在生物相容性上，絲蛋白本身良好的生物相容性和細(xì)胞親和性得以保留。內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞能夠在復(fù)合人工小血管表面和內(nèi)部良好地黏附、增殖和分化，為血管組織的再生和修復(fù)提供了有利條件。這是滌綸、聚四氟乙烯等合成高分子材料人工血管所欠缺的。例如，滌綸人工血管雖強(qiáng)度高，但在體內(nèi)容易引發(fā)免疫反應(yīng)和血栓形成，而復(fù)合人工小血管則能有效減少這種情況的發(fā)生。在血液相容性方面，復(fù)合人工小血管的仿內(nèi)皮層軸向取向結(jié)構(gòu)以及絲蛋白和聚乙烯醇的生物相容性，使其在抗凝血性和減少血小板黏附方面表現(xiàn)出色。與聚氨酯人工血管相比，部分聚氨酯材料在體內(nèi)可能會(huì)發(fā)生降解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降且抗凝血性能有待提高，而復(fù)合人工小血管的動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間明顯延長(zhǎng)，血小板黏附數(shù)量顯著減少，有效降低了血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。從仿生結(jié)構(gòu)與功能角度看，復(fù)合人工小血管成功模擬了天然血管的內(nèi)皮層軸向取向和平滑肌層環(huán)形取向結(jié)構(gòu)。這種仿生結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和功能發(fā)揮，在體內(nèi)植入后，能夠加速血管內(nèi)皮化，促進(jìn)平滑肌細(xì)胞的增殖和分化，形成更加完整的血管組織，有助于實(shí)現(xiàn)血管的功能重建。這是許多傳統(tǒng)人工血管材料所無(wú)法比擬的。一些通過(guò)編織或針織方法制成的人工血管，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)法有效模擬天然血管的微觀結(jié)構(gòu)和功能，難以促進(jìn)血管組織的再生和修復(fù)。絲蛋白-聚乙烯醇復(fù)合人工小血管也存在一些不足之處。在力學(xué)性能方面，盡管通過(guò)聚乙烯醇的增強(qiáng)作用和仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，復(fù)合人工小血管的力學(xué)性能有了顯著提升，但與天然血管相比，部分力學(xué)性能指標(biāo)仍有一定差距。在拉伸強(qiáng)度上，雖然滿足小血管在手術(shù)植入和日常使用中承受拉伸力的基本需求，但在長(zhǎng)期承受脈動(dòng)血流沖擊時(shí)的耐久性不足，隨著時(shí)間的推移，可能會(huì)出現(xiàn)力學(xué)性能下降的情況。在抗凝血性能方面，雖然復(fù)合人工小血管的抗凝血性能優(yōu)于許多傳統(tǒng)人工血管材料，但與天然血管相比，仍有進(jìn)一步提升的空間。在復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境中，仍存在一定的血栓形成風(fēng)險(xiǎn)。在制備工藝上，目前的制備方法難以精確控制復(fù)合體系中絲蛋白和聚乙烯醇的分布與相互作用，導(dǎo)致產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性較差。不同批次制備的復(fù)合人工小血