雙重修飾策略：小口徑人工血管快速內(nèi)皮化的創(chuàng)新突破一、引言1.1研究背景與意義隨著現(xiàn)代生活方式的轉(zhuǎn)變和人口老齡化的加劇，心血管疾病已成為全球范圍內(nèi)威脅人類健康的主要疾病之一。據(jù)《中國心血管健康與疾病報告2020》顯示，中國心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，《2021年中國心血管病醫(yī)療質(zhì)量報告》也明確指出，心血管疾病是當前我國居民的首要死因。對于嚴重心血管疾病，血管移植往往是最有效的治療手段，人工血管作為一種重要的醫(yī)療器械，在心血管疾病治療領域發(fā)揮著不可或缺的作用。通過將病變血管替換為人工血管，可以確保人體血液循環(huán)的需求，挽救患者生命并改善其生活質(zhì)量。一般將直徑小于6毫米的人工血管分類為小口徑人工血管，而直徑大于6毫米的則為大口徑人工血管。目前，大口徑人工血管已廣泛應用于主動脈置換等手術，且遠期通暢效果良好。然而，小口徑人工血管的臨床應用卻面臨著諸多挑戰(zhàn)。小血管內(nèi)血液流速較緩慢，血液停留時間長，血液中的血小板就有足夠的時間聚集在人工血管這一“非人體”材料的表面，引發(fā)凝血反應，從而導致移植初期急性血栓的發(fā)生；由于內(nèi)膜不完整、炎癥發(fā)生等因素，導致平滑肌細胞容易過度增殖，出現(xiàn)內(nèi)膜增生，從而導致小血管長期植入時再次出現(xiàn)狹窄；受限于制備材料與吻合技術等，人工血管與天然血管之間往往出現(xiàn)順應性不匹配的問題，也容易導致內(nèi)膜增生，管腔內(nèi)再狹窄等問題的發(fā)生。這些問題使得小口徑人工血管的長期通暢率很低，目前仍缺乏成功應用于臨床的產(chǎn)品，迫切需要開發(fā)一種可供臨床應用的小口徑血管。在小口徑人工血管面臨的眾多問題中，快速內(nèi)皮化被認為是解決其臨床應用難題的關鍵因素之一。內(nèi)皮細胞作為血管內(nèi)壁的天然屏障，具有抗血栓形成、調(diào)節(jié)血管張力、抑制平滑肌細胞增殖等重要功能。理想的小口徑人工血管應能夠快速實現(xiàn)內(nèi)皮化，即在植入體內(nèi)后，血管表面能夠迅速被內(nèi)皮細胞覆蓋，形成完整的內(nèi)皮細胞層。這樣可以有效減少血小板和凝血因子在血管表面的黏附和聚集，降低血栓形成的風險；內(nèi)皮細胞分泌的多種生物活性物質(zhì)，如一氧化氮（NO）、前列環(huán)素（PGI2）等，能夠抑制平滑肌細胞的增殖和遷移，防止內(nèi)膜增生，維持血管的通暢性；完整的內(nèi)皮細胞層還可以增強人工血管與周圍組織的相容性，減少炎癥反應，促進血管的愈合和整合。因此，實現(xiàn)小口徑人工血管的快速內(nèi)皮化對于提高其長期通暢率、拓展臨床應用具有至關重要的意義，是當前小口徑人工血管研究領域的重點和熱點。1.2小口徑人工血管研究現(xiàn)狀人工血管作為血管移植的重要替代品，根據(jù)其制備材料、結(jié)構和功能的不同，可以進行多種方式的分類。按材料屬性，可分為合成材料血管、生物降解材料血管和生物材料血管。合成材料血管由聚乙烯、聚氨酯和聚丙烯等人工合成材料制成，具有一定的機械強度和耐久性，但生物相容性相對較差；生物降解材料血管則由聚乳酸酯、聚乳酸-羥基乙酸共聚物和生物陶瓷等可降解生物材料制成，能夠在體內(nèi)逐漸降解，與組織相互作用，促進血管再生和修復；生物材料血管利用組織工程技術和細胞培養(yǎng)等方法，將生物材料與細胞或組織相結(jié)合，構建出具有生物活性和生物相容性的人工血管。從構造上，人工血管又可分為管狀人工血管、束狀人工血管和薄膜人工血管。管狀人工血管呈圓柱狀，類似自然血管的外觀和結(jié)構；束狀人工血管由一束纖維束或纖維編織而成，可以提供多個通道，用于支持血液流動；薄膜人工血管由薄膜形態(tài)的材料制成，常用于修復小血管或用作血管修復的輔助材料。依據(jù)應用領域的差異，人工血管還可分為冠狀動脈搭橋血管、外周血管補充血管和血液透析血管等，分別用于冠狀動脈搭橋術、外周血管病變治療以及透析患者的血液透析通路構建。在心血管疾病的治療中，人工血管發(fā)揮著不可或缺的作用，可用于血管置換、旁路移植或分流人體血管系統(tǒng)的任一部分，以恢復或改善血液的正常流動，治療諸如動脈瘤、動脈狹窄、動脈閉塞等多種血管疾病，或為血液透析患者建立有效的血管通路。大口徑人工血管（直徑大于6毫米）已成功應用于臨床，如主動脈置換手術，其遠期通暢效果良好，為許多心血管疾病患者帶來了有效的治療方案。目前臨床上常用的大口徑人工血管材料主要有滌綸（Dacron）、膨體聚四氟乙烯（ePTFE）等，這些材料具有較好的機械性能和穩(wěn)定性，能夠滿足大血管對強度和耐久性的要求。然而，小口徑人工血管（直徑小于6毫米）的研發(fā)和應用卻面臨著諸多困境。血栓形成是小口徑人工血管面臨的首要難題。小血管內(nèi)血液流速緩慢，血液停留時間長，這使得血液中的血小板有充足的時間聚集在人工血管表面，進而激活凝血系統(tǒng)，形成血栓。一旦血栓形成，就會阻塞血管，導致血液循環(huán)受阻，嚴重影響人工血管的通暢性和治療效果。相關研究表明，血小板在人工血管表面的黏附、聚集是血栓形成的關鍵步驟，而人工血管材料的表面性質(zhì)、粗糙度以及血液流動狀態(tài)等因素都會對血小板的行為產(chǎn)生影響。例如，粗糙的人工血管表面更容易吸附血小板和凝血因子，從而增加血栓形成的風險。內(nèi)膜增生也是導致小口徑人工血管移植失敗的重要原因之一。在人工血管植入后，由于內(nèi)膜不完整、炎癥反應等因素，血管平滑肌細胞會過度增殖并遷移到內(nèi)膜下，導致內(nèi)膜增厚，管腔狹窄。內(nèi)膜增生不僅會影響血管的通暢性，還可能引發(fā)再狹窄等并發(fā)癥，需要再次進行治療。研究發(fā)現(xiàn)，炎癥因子、生長因子以及血管平滑肌細胞的表型轉(zhuǎn)化等在內(nèi)膜增生的過程中起著重要作用。例如，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等炎癥因子可以刺激血管平滑肌細胞的增殖和遷移，而血小板衍生生長因子（PDGF）等生長因子則可以促進平滑肌細胞的分裂和生長。此外，內(nèi)皮化不足也是小口徑人工血管面臨的挑戰(zhàn)之一。內(nèi)皮細胞作為血管內(nèi)壁的天然屏障，具有抗血栓形成、調(diào)節(jié)血管張力、抑制平滑肌細胞增殖等重要功能。然而，目前的小口徑人工血管在植入體內(nèi)后，往往難以迅速實現(xiàn)內(nèi)皮化，導致血管表面缺乏有效的抗血栓和調(diào)節(jié)功能，增加了血栓形成和內(nèi)膜增生的風險。人工血管的材料、表面結(jié)構以及體內(nèi)微環(huán)境等因素都會影響內(nèi)皮細胞的黏附、增殖和遷移，從而影響內(nèi)皮化的進程。例如，一些人工合成材料的表面缺乏細胞識別位點，不利于內(nèi)皮細胞的黏附；而體內(nèi)的炎癥反應和免疫反應也可能對內(nèi)皮細胞的生長和功能產(chǎn)生抑制作用。除了上述問題，小口徑人工血管還存在著材料性能有待提高、血液相容性及抗凝血性能不佳、與天然血管順應性不匹配等問題。這些問題相互交織，嚴重制約了小口徑人工血管的臨床應用和發(fā)展，使得目前仍缺乏能夠成功應用于臨床的小口徑人工血管產(chǎn)品。因此，如何解決這些問題，實現(xiàn)小口徑人工血管的快速內(nèi)皮化，提高其長期通暢率，成為了當前生物醫(yī)學工程領域的研究熱點和難點。1.3雙重修飾實現(xiàn)快速內(nèi)皮化的研究進展雙重修飾是指對小口徑人工血管進行兩種不同方式或物質(zhì)的修飾，旨在綜合發(fā)揮多種修飾手段的優(yōu)勢，以實現(xiàn)更好的內(nèi)皮化效果。在小口徑人工血管的研究中，單一修飾往往難以全面滿足快速內(nèi)皮化的需求，而雙重修飾為解決這一問題提供了新的思路和方法。目前，雙重修飾在小口徑人工血管內(nèi)皮化的研究中已取得了一定的進展。有研究采用表面接枝和藥物釋放的雙重修飾策略，在人工血管表面接枝具有細胞黏附功能的多肽，同時負載能夠促進內(nèi)皮細胞增殖和遷移的藥物。結(jié)果表明，這種雙重修飾的人工血管能夠顯著促進內(nèi)皮細胞的黏附、增殖和遷移，提高內(nèi)皮化速度。在一項關于聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管的研究中，研究人員將肝素與抗血小板藥物阿司匹林復合，并將該復合物接枝到聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管表面，制備出新型小口徑人工血管。實驗結(jié)果顯示，該人工血管不僅可以預防急性血栓的發(fā)生，還能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，促進組織再生。通過兔頸動脈植入試驗發(fā)現(xiàn)，該小口徑人工血管能有效防止植入后發(fā)生急性血栓，一個月內(nèi)能保持完全通暢，術后病理結(jié)果顯示移植物吻合口處無紅細胞團堆積和血栓形成，血管腔內(nèi)無狹窄和堵塞，內(nèi)膜層逐漸再生。還有研究利用納米技術和生物活性分子的雙重修飾，制備了具有納米結(jié)構和生物活性的人工血管表面。這種雙重修飾能夠增加人工血管表面的粗糙度和生物活性，促進內(nèi)皮細胞的黏附和生長，同時還能調(diào)控細胞的功能和行為，增強內(nèi)皮細胞的抗血栓能力。例如，通過在人工血管表面構建納米拓撲結(jié)構，并結(jié)合生長因子的修飾，能夠模擬天然血管的微環(huán)境，吸引內(nèi)皮祖細胞的黏附和分化，加速內(nèi)皮化進程。盡管雙重修飾在小口徑人工血管內(nèi)皮化的研究中展現(xiàn)出了一定的潛力，但目前仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。不同修飾方式或物質(zhì)之間的協(xié)同作用機制尚不完全明確，如何選擇合適的修飾組合以及優(yōu)化修飾條件，以實現(xiàn)最佳的內(nèi)皮化效果，仍需要進一步的研究和探索。雙重修飾的工藝相對復雜，成本較高，這在一定程度上限制了其大規(guī)模的應用和推廣。雙重修飾后的人工血管在體內(nèi)的長期穩(wěn)定性和安全性也需要進一步的驗證和評估。本研究旨在深入探究雙重修飾對小口徑人工血管內(nèi)皮化的影響，通過選擇合適的修飾材料和方法，構建具有良好生物相容性和促內(nèi)皮化性能的雙重修飾小口徑人工血管。同時，對雙重修飾的作用機制進行深入研究，為解決小口徑人工血管內(nèi)皮化難題提供新的理論依據(jù)和技術支持。二、小口徑人工血管內(nèi)皮化的理論基礎2.1血管內(nèi)皮細胞的生理功能血管內(nèi)皮細胞是襯于血管內(nèi)腔表面的單層扁平上皮細胞，它不僅僅是血液與組織之間的物理屏障，還在維持血管穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)凝血和炎癥反應等方面發(fā)揮著關鍵作用，對整個心血管系統(tǒng)的正常功能至關重要。在維持血管穩(wěn)態(tài)方面，血管內(nèi)皮細胞起著核心作用。它能夠通過釋放多種血管活性物質(zhì)來精確調(diào)節(jié)血管的張力。一氧化氮（NO）作為一種重要的血管舒張因子，由內(nèi)皮細胞中的一氧化氮合酶（eNOS）催化左旋精氨酸生成。NO能夠迅速擴散到血管平滑肌細胞，激活鳥苷酸環(huán)化酶，使細胞內(nèi)的環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）水平升高，從而導致血管平滑肌舒張，降低血管阻力，維持正常的血壓和血流灌注。前列環(huán)素（PGI2）也是內(nèi)皮細胞分泌的一種重要血管活性物質(zhì)，它通過與血小板和血管平滑肌細胞表面的受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，使細胞內(nèi)的環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水平升高，從而抑制血小板聚集和血管平滑肌收縮，維持血管的通暢和穩(wěn)定。當血管內(nèi)皮細胞受到損傷或功能失調(diào)時，NO和PGI2的分泌減少，血管收縮和血小板聚集增加，容易導致血管痙攣、血栓形成和高血壓等心血管疾病。血管內(nèi)皮細胞在凝血和炎癥反應的調(diào)節(jié)中也扮演著重要角色。正常情況下，血管內(nèi)皮細胞具有抗凝血特性，它可以通過多種機制來抑制凝血過程。內(nèi)皮細胞表面存在著血栓調(diào)節(jié)蛋白（TM），它能夠與凝血酶結(jié)合，形成TM-凝血酶復合物，該復合物可以激活蛋白C（PC），活化的蛋白C（APC）在蛋白S的協(xié)同作用下，能夠滅活凝血因子Ⅴa和Ⅷa，從而抑制凝血酶的生成，發(fā)揮抗凝作用。內(nèi)皮細胞還能分泌組織型纖溶酶原激活劑（t-PA），它可以將纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶，纖溶酶能夠降解纖維蛋白，溶解血栓，維持血管的通暢。當血管內(nèi)皮細胞受損時，其抗凝血功能被破壞，同時會表達和釋放一些促凝血物質(zhì)，如組織因子（TF）等。TF與凝血因子Ⅶa結(jié)合，啟動外源性凝血途徑，導致血液凝固和血栓形成。在炎癥反應中，血管內(nèi)皮細胞是炎癥細胞與炎癥介質(zhì)相互作用的重要場所。當機體受到病原體入侵、創(chuàng)傷或其他炎癥刺激時，血管內(nèi)皮細胞會被激活，表達細胞間黏附分子-1（ICAM-1）、血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）和E-選擇素等黏附分子，這些黏附分子能夠與白細胞表面的相應配體結(jié)合，介導白細胞的黏附和遷移，使其從血液中滲出到炎癥部位，參與炎癥反應。內(nèi)皮細胞還能分泌多種炎癥因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1（IL-1）等，這些炎癥因子可以進一步激活炎癥細胞，放大炎癥反應。然而，如果炎癥反應過度或持續(xù)時間過長，會對血管內(nèi)皮細胞造成損傷，導致血管功能障礙和心血管疾病的發(fā)生。此外，血管內(nèi)皮細胞還參與了血管的生長和修復過程。在胚胎發(fā)育過程中，內(nèi)皮細胞通過增殖、遷移和分化，形成原始的血管網(wǎng)絡，為組織和器官的發(fā)育提供血液供應。在成年個體中，當血管受到損傷時，內(nèi)皮細胞能夠被激活，迅速增殖和遷移，覆蓋受損的血管內(nèi)膜，促進血管的修復和愈合。內(nèi)皮細胞還能分泌一些生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等，VEGF可以刺激內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，促進新血管的生成，這在傷口愈合、腫瘤生長和組織修復等過程中具有重要意義。如果血管內(nèi)皮細胞的生長和修復功能受損，會影響血管的正常結(jié)構和功能，導致血管疾病的發(fā)生。2.2小口徑人工血管內(nèi)皮化的意義小口徑人工血管內(nèi)皮化在心血管疾病治療中具有重要意義，其主要體現(xiàn)在預防血栓形成、抑制內(nèi)膜增生以及提高血管通暢率等方面，這些作用對于改善患者預后、提高生活質(zhì)量至關重要。血栓形成是小口徑人工血管面臨的關鍵問題之一，而內(nèi)皮化是預防血栓形成的有效途徑。當血液與人工血管表面接觸時，血小板容易黏附、聚集，進而引發(fā)凝血反應，形成血栓。而完整的內(nèi)皮細胞層就像一道天然的屏障，能夠有效減少血小板和凝血因子在血管表面的黏附和聚集。內(nèi)皮細胞可以合成和釋放多種抗血栓物質(zhì)，如前列環(huán)素（PGI2）和一氧化氮（NO）等。PGI2能夠抑制血小板的聚集和活化，通過激活血小板膜上的腺苷酸環(huán)化酶，使細胞內(nèi)的環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水平升高，從而抑制血小板的黏附、聚集和釋放反應；NO不僅具有強大的血管舒張作用，還能抑制血小板的黏附和聚集，調(diào)節(jié)血管平滑肌的舒張和收縮，維持血管的正常張力。在一項關于內(nèi)皮化人工血管的動物實驗中，研究人員對比了內(nèi)皮化和未內(nèi)皮化的小口徑人工血管在植入體內(nèi)后的血栓形成情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未內(nèi)皮化的人工血管在植入后短時間內(nèi)就出現(xiàn)了明顯的血栓形成，而內(nèi)皮化的人工血管表面血栓形成的程度則顯著降低，表明內(nèi)皮化能夠有效預防血栓形成。內(nèi)膜增生是導致小口徑人工血管長期通暢率降低的重要因素，而內(nèi)皮化在抑制內(nèi)膜增生方面發(fā)揮著關鍵作用。在人工血管植入后，由于內(nèi)膜不完整、炎癥反應等因素，血管平滑肌細胞會過度增殖并遷移到內(nèi)膜下，導致內(nèi)膜增厚，管腔狹窄。內(nèi)皮細胞能夠分泌多種生物活性物質(zhì)，如一氧化氮（NO）、肝素樣物質(zhì)等，這些物質(zhì)可以抑制平滑肌細胞的增殖和遷移。NO可以通過激活鳥苷酸環(huán)化酶，使細胞內(nèi)的環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）水平升高，從而抑制平滑肌細胞的增殖和遷移；肝素樣物質(zhì)則可以與細胞表面的受體結(jié)合，抑制平滑肌細胞的生長因子信號通路，從而抑制平滑肌細胞的增殖。內(nèi)皮細胞還可以通過與平滑肌細胞之間的直接接觸和旁分泌作用，調(diào)節(jié)平滑肌細胞的表型和功能，使其保持在收縮型狀態(tài)，減少增殖和遷移。相關研究表明，在內(nèi)皮化良好的小口徑人工血管中，內(nèi)膜增生的程度明顯減輕，血管的通暢性得到了有效維持。血管通暢率是衡量小口徑人工血管性能的重要指標，內(nèi)皮化對提高血管通暢率具有顯著影響。通過實現(xiàn)快速內(nèi)皮化，人工血管能夠更好地模擬天然血管的功能，減少血栓形成和內(nèi)膜增生等并發(fā)癥的發(fā)生，從而提高血管的長期通暢率。在臨床實踐中，內(nèi)皮化的小口徑人工血管在冠狀動脈旁路移植術、下肢動脈旁路移植術等手術中展現(xiàn)出了較好的應用效果，患者的術后血管通暢率明顯提高，臨床癥狀得到了有效改善。有研究對接受內(nèi)皮化小口徑人工血管移植的患者進行了長期隨訪，結(jié)果顯示，在隨訪期間，大部分患者的血管保持通暢，肢體缺血癥狀得到緩解，生活質(zhì)量得到了顯著提高。綜上所述，小口徑人工血管內(nèi)皮化對于預防血栓形成、抑制內(nèi)膜增生以及提高血管通暢率具有重要意義，是解決小口徑人工血管臨床應用難題的關鍵因素之一。實現(xiàn)小口徑人工血管的快速內(nèi)皮化，能夠為心血管疾病患者提供更加有效的治療手段，具有廣闊的應用前景和臨床價值。2.3影響小口徑人工血管內(nèi)皮化的因素小口徑人工血管的內(nèi)皮化過程受到多種因素的綜合影響，這些因素涵蓋了材料特性、表面形貌、生物活性以及血流動力學等多個方面，深入了解這些因素對于實現(xiàn)小口徑人工血管的快速內(nèi)皮化至關重要。材料特性是影響小口徑人工血管內(nèi)皮化的關鍵因素之一。不同的材料具有不同的化學組成、物理性質(zhì)和生物相容性，這些特性會直接影響內(nèi)皮細胞與人工血管表面的相互作用。人工合成材料如聚四氟乙烯（PTFE）、聚酯（PET）等，雖然具有良好的機械性能和穩(wěn)定性，但它們的生物相容性相對較差，表面缺乏細胞識別位點，不利于內(nèi)皮細胞的黏附、增殖和遷移。天然生物材料如膠原蛋白、絲素蛋白等，具有較好的生物相容性和生物活性，能夠為內(nèi)皮細胞提供更適宜的生長微環(huán)境，促進內(nèi)皮化進程。研究表明，絲素蛋白基人工血管能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，其表面的氨基酸殘基可以與內(nèi)皮細胞表面的受體相互作用，增強細胞的黏附力。材料的親疏水性也會對內(nèi)皮化產(chǎn)生影響。親水性材料能夠改善人工血管表面的潤濕性，促進蛋白質(zhì)的吸附和細胞的黏附；而疏水性材料則容易導致血小板的黏附和聚集，不利于內(nèi)皮化。通過對材料表面進行親水性改性，如接枝親水性聚合物或引入親水性基團，可以提高材料的親水性，促進內(nèi)皮細胞的黏附和生長。表面形貌是影響小口徑人工血管內(nèi)皮化的另一個重要因素。人工血管的表面形貌包括粗糙度、孔隙率和拓撲結(jié)構等，這些特征會影響內(nèi)皮細胞的黏附、鋪展和遷移行為。適當?shù)谋砻娲植诙瓤梢栽黾蛹毎c材料表面的接觸面積，提供更多的細胞黏附位點，從而促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖。然而，過于粗糙的表面也可能會導致血小板的黏附和聚集增加，增加血栓形成的風險。孔隙率對于內(nèi)皮化也具有重要影響。具有一定孔隙率的人工血管可以允許營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的擴散，促進細胞的浸潤和生長；同時，孔隙結(jié)構還可以為內(nèi)皮細胞提供三維生長空間，有利于細胞的分化和組織的形成。研究發(fā)現(xiàn)，孔隙率在50%-80%之間的人工血管能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，提高內(nèi)皮化效率。拓撲結(jié)構是指材料表面的微觀幾何形狀，如微納結(jié)構、纖維取向等。仿生的拓撲結(jié)構可以模擬天然血管的微環(huán)境，引導內(nèi)皮細胞的取向生長和排列，增強內(nèi)皮細胞的功能和穩(wěn)定性。通過在人工血管表面構建納米纖維結(jié)構或微溝槽結(jié)構，可以促進內(nèi)皮細胞的取向生長，使其排列更加有序，從而提高血管的抗血栓能力和內(nèi)皮化質(zhì)量。生物活性是影響小口徑人工血管內(nèi)皮化的關鍵因素之一。為了提高人工血管的生物活性，通常會在其表面修飾生物活性分子，如生長因子、細胞黏附肽等。生長因子能夠促進內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和分化，加速內(nèi)皮化進程。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）可以特異性地作用于內(nèi)皮細胞表面的受體，激活細胞內(nèi)的信號通路，促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。將VEGF固定在人工血管表面，可以吸引內(nèi)皮細胞的黏附和生長，提高內(nèi)皮化速度。細胞黏附肽是一類能夠與細胞表面受體特異性結(jié)合的短肽序列，如精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）肽等。RGD肽可以與內(nèi)皮細胞表面的整合素受體結(jié)合，增強細胞與材料表面的黏附力，促進內(nèi)皮細胞的黏附和鋪展。在人工血管表面接枝RGD肽，可以顯著提高內(nèi)皮細胞的黏附率和增殖能力，促進內(nèi)皮化的完成。一些生物活性物質(zhì)還可以調(diào)節(jié)細胞的功能和行為，抑制炎癥反應和血栓形成，為內(nèi)皮化創(chuàng)造良好的微環(huán)境。肝素是一種天然的抗凝血劑，將肝素修飾在人工血管表面，可以抑制凝血因子的激活和血小板的聚集，減少血栓形成的風險，同時還能調(diào)節(jié)細胞的生長和分化，促進內(nèi)皮化。血流動力學是影響小口徑人工血管內(nèi)皮化的重要外部因素。血流動力學因素包括血流速度、剪切應力和壓力等，它們會對內(nèi)皮細胞的形態(tài)、功能和生長行為產(chǎn)生顯著影響。在生理狀態(tài)下，血管內(nèi)皮細胞受到一定的血流剪切應力作用，這種剪切應力能夠調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞的基因表達和信號傳導，維持內(nèi)皮細胞的正常功能和形態(tài)。當人工血管植入體內(nèi)后，其內(nèi)部的血流動力學環(huán)境會發(fā)生改變，這可能會影響內(nèi)皮細胞的黏附和生長。如果血流速度過低，會導致血液在人工血管內(nèi)停留時間過長，增加血小板和凝血因子的聚集，從而促進血栓形成，抑制內(nèi)皮化；而血流速度過高，則可能會產(chǎn)生過大的剪切應力，損傷內(nèi)皮細胞，影響內(nèi)皮化的進程。研究表明，適當?shù)难魉俣群图羟袘梢源龠M內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，維持內(nèi)皮細胞的正常功能。在體外實驗中，通過模擬生理血流條件，對人工血管進行動態(tài)培養(yǎng)，可以提高內(nèi)皮細胞的黏附和生長效率，促進內(nèi)皮化。壓力也是影響小口徑人工血管內(nèi)皮化的重要因素之一。血管內(nèi)的壓力變化會影響人工血管的機械性能和穩(wěn)定性，進而影響內(nèi)皮細胞的生長和存活。如果人工血管的順應性與天然血管不匹配，在血壓波動時，人工血管會承受過大的壓力，導致其變形或破裂，影響內(nèi)皮化和血管的通暢性。因此，設計具有良好順應性的人工血管，使其能夠適應血壓的變化，對于促進內(nèi)皮化和提高血管的長期通暢率具有重要意義。三、雙重修飾技術及作用機制3.1雙重修飾的設計思路雙重修飾的設計思路是基于對小口徑人工血管材料特性、細胞-材料相互作用以及生物學機制的深入理解而構建的。在材料特性方面，不同的材料具有各自獨特的化學組成、物理性質(zhì)和生物相容性，這些特性直接影響著內(nèi)皮細胞與人工血管表面的相互作用。以聚己內(nèi)酯（PCL）和聚氨酯（PU）為例，PCL是一種生物可降解的聚酯材料，具有良好的機械性能和生物相容性，其分子結(jié)構中的酯鍵在體內(nèi)可被酶或水解作用逐漸降解，為組織修復和再生提供了有利條件；PU則是一種由多元醇和異氰酸酯反應制成的聚合物，具有優(yōu)異的彈性和柔韌性，能夠較好地模擬天然血管的力學性能。將PCL和PU復合制備小口徑人工血管，旨在綜合兩者的優(yōu)勢，使人工血管既具備良好的力學性能以承受血流動力學壓力，又具有可降解性和生物相容性，為內(nèi)皮細胞的黏附、增殖和遷移提供適宜的微環(huán)境。細胞-材料相互作用是雙重修飾設計思路的重要考量因素。內(nèi)皮細胞在人工血管表面的黏附、增殖和遷移是實現(xiàn)內(nèi)皮化的關鍵步驟，而這些過程受到人工血管表面性質(zhì)的顯著影響。研究表明，細胞表面的受體能夠與人工血管表面的特定分子相互作用，從而調(diào)節(jié)細胞的行為。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）序列是一種常見的細胞黏附肽，它能夠與內(nèi)皮細胞表面的整合素受體特異性結(jié)合，增強細胞與材料表面的黏附力。在聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管的表面接枝RGD肽，可以為內(nèi)皮細胞提供更多的黏附位點，促進內(nèi)皮細胞的黏附，進而加速內(nèi)皮化進程。生長因子在細胞-材料相互作用中也起著重要作用。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是一種對內(nèi)皮細胞具有高度特異性的生長因子，它能夠與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，激活細胞內(nèi)的信號通路，促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。將VEGF固定在人工血管表面，可以吸引內(nèi)皮細胞的黏附和生長，提高內(nèi)皮化速度。從生物學機制的角度來看，雙重修飾的設計旨在模擬天然血管的生理功能，為內(nèi)皮化創(chuàng)造良好的生物學環(huán)境。天然血管內(nèi)皮細胞具有抗血栓形成、調(diào)節(jié)血管張力、抑制平滑肌細胞增殖等多種功能，而人工血管在植入體內(nèi)后，需要盡快實現(xiàn)這些功能，以提高其長期通暢率?？寡ㄐ纬墒切】趶饺斯ぱ苊媾R的重要挑戰(zhàn)之一。通過在人工血管表面修飾抗凝血物質(zhì)，如肝素，可以抑制凝血因子的激活和血小板的聚集，減少血栓形成的風險。肝素是一種天然的抗凝血劑，它能夠與抗凝血酶Ⅲ結(jié)合，增強其對凝血因子的抑制作用，從而發(fā)揮抗凝血效果。抑制平滑肌細胞增殖對于防止內(nèi)膜增生、維持血管通暢至關重要。內(nèi)皮細胞分泌的一氧化氮（NO）等生物活性物質(zhì)可以抑制平滑肌細胞的增殖和遷移。在雙重修飾的設計中，可以通過引入能夠促進內(nèi)皮細胞分泌NO的物質(zhì)，或者直接將NO供體修飾在人工血管表面，來實現(xiàn)對平滑肌細胞增殖的抑制。在對聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管進行雙重修飾時，將肝素與抗血小板藥物阿司匹林復合，并將該復合物接枝到復合管表面。肝素的抗凝血作用可以有效預防急性血栓的發(fā)生，阿司匹林則能夠抑制血小板的聚集和活化，進一步降低血栓形成的風險。兩者協(xié)同作用，為內(nèi)皮細胞的生長和內(nèi)皮化創(chuàng)造了一個相對穩(wěn)定的血液環(huán)境。該復合物還能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，促進組織再生。通過這種雙重修飾策略，使得小口徑人工血管在預防血栓形成和促進內(nèi)皮化方面取得了較好的效果。3.2修飾材料的選擇與特性3.2.1生物活性分子生物活性分子在促進小口徑人工血管內(nèi)皮化方面發(fā)揮著至關重要的作用，它們能夠通過多種機制調(diào)節(jié)細胞的行為和功能，為內(nèi)皮化創(chuàng)造有利條件。一氧化氮供體是一類能夠釋放一氧化氮（NO）的物質(zhì)，在促進內(nèi)皮化中具有重要作用。NO作為一種重要的信號分子，具有強大的血管舒張作用，能夠迅速擴散到血管平滑肌細胞，激活鳥苷酸環(huán)化酶，使細胞內(nèi)的環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）水平升高，從而導致血管平滑肌舒張，降低血管阻力，維持正常的血壓和血流灌注。NO還能抑制血小板的黏附和聚集，調(diào)節(jié)血管平滑肌的舒張和收縮，維持血管的正常張力。在小口徑人工血管中引入一氧化氮供體，如S-亞硝基硫醇（RSNO）等，能夠持續(xù)釋放NO，有效減少血小板在血管表面的黏附，抑制血栓形成，為內(nèi)皮細胞的黏附和生長提供良好的血液環(huán)境。研究表明，將RSNO修飾在聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管表面，與未修飾的復合管相比，修飾后的復合管表面血小板黏附量顯著降低，同時能夠促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，加速內(nèi)皮化進程。生長因子是一類對細胞生長、增殖和分化具有調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)或多肽，在促進內(nèi)皮化方面具有顯著效果。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是一種對內(nèi)皮細胞具有高度特異性的生長因子，它能夠與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，激活細胞內(nèi)的信號通路，促進內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和分化。將VEGF固定在人工血管表面，可以吸引內(nèi)皮細胞的黏附和生長，提高內(nèi)皮化速度。在一項研究中，通過將VEGF共價結(jié)合到聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米纖維支架上，構建了具有促內(nèi)皮化功能的小口徑人工血管。實驗結(jié)果顯示，該人工血管表面的內(nèi)皮細胞黏附率和增殖能力明顯提高，在體內(nèi)植入實驗中，也表現(xiàn)出了良好的內(nèi)皮化效果和血管通暢性。成纖維細胞生長因子（FGF）也是一種重要的生長因子，它能夠促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，同時還能刺激血管平滑肌細胞的增殖和遷移，為血管的形成提供支持。FGF可以與細胞表面的受體結(jié)合，激活細胞內(nèi)的多種信號通路，促進細胞的增殖、分化和遷移。在小口徑人工血管的研究中，將FGF修飾在人工血管表面，能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和生長，增強血管的穩(wěn)定性。細胞粘附肽是一類能夠與細胞表面受體特異性結(jié)合的短肽序列，在促進內(nèi)皮細胞與人工血管表面的黏附中發(fā)揮著關鍵作用。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）肽是一種常見的細胞粘附肽，它能夠與內(nèi)皮細胞表面的整合素受體特異性結(jié)合，增強細胞與材料表面的黏附力。在聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管的表面接枝RGD肽，可以為內(nèi)皮細胞提供更多的黏附位點，促進內(nèi)皮細胞的黏附，進而加速內(nèi)皮化進程。研究表明，接枝RGD肽的復合管表面內(nèi)皮細胞的黏附率明顯高于未接枝的復合管，細胞在材料表面的鋪展和增殖也更加良好。除了RGD肽，還有一些其他的細胞粘附肽，如精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-纈氨酸（REDV）肽等，也能夠特異性地與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，促進內(nèi)皮細胞的黏附和生長。REDV肽能夠與內(nèi)皮細胞表面的α4β1整合素受體結(jié)合，增強細胞與材料表面的黏附力。在小口徑人工血管的研究中，將REDV肽修飾在人工血管表面，能夠提高內(nèi)皮細胞的黏附率和增殖能力，促進內(nèi)皮化的完成。這些生物活性分子在促進小口徑人工血管內(nèi)皮化方面具有各自獨特的作用機制，通過合理選擇和組合這些生物活性分子，可以為小口徑人工血管的內(nèi)皮化提供更有效的促進作用，提高人工血管的性能和臨床應用效果。3.2.2納米材料納米材料由于其獨特的尺寸效應、表面效應和量子效應等，在改善血管性能和促進內(nèi)皮化方面展現(xiàn)出了巨大的潛力，為小口徑人工血管的研究提供了新的思路和方法。納米粒子是指尺寸在1-100納米范圍內(nèi)的微小顆粒，在小口徑人工血管領域具有廣泛的應用前景。金納米粒子具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，其表面可以通過修飾不同的功能基團來實現(xiàn)特定的生物學功能。將金納米粒子修飾在人工血管表面，可以改善血管的表面性質(zhì)，促進內(nèi)皮細胞的黏附和生長。研究發(fā)現(xiàn)，金納米粒子修飾的人工血管表面能夠增加蛋白質(zhì)的吸附，為內(nèi)皮細胞提供更多的黏附位點，從而促進內(nèi)皮細胞的黏附。金納米粒子還可以作為藥物載體，負載生長因子等生物活性分子，實現(xiàn)對內(nèi)皮細胞生長和功能的調(diào)控。將血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）負載在金納米粒子上，并修飾在人工血管表面，能夠持續(xù)釋放VEGF，促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，加速內(nèi)皮化進程。量子點是一種由半導體材料制成的納米粒子，具有獨特的光學性質(zhì)，在小口徑人工血管的研究中也具有重要的應用價值。量子點可以作為熒光探針，用于實時監(jiān)測內(nèi)皮細胞在人工血管表面的黏附、增殖和遷移過程。通過將量子點標記在內(nèi)皮細胞上，可以清晰地觀察到細胞在人工血管表面的行為變化，為研究內(nèi)皮化機制提供了有力的工具。量子點還可以與生物活性分子結(jié)合，構建多功能的納米復合材料，用于促進小口徑人工血管的內(nèi)皮化。將量子點與細胞粘附肽RGD結(jié)合，修飾在人工血管表面，能夠增強內(nèi)皮細胞的黏附力，同時利用量子點的熒光特性，實時監(jiān)測內(nèi)皮化的進程。納米纖維是指直徑在納米級別的纖維材料，具有高比表面積、高孔隙率和良好的生物相容性等特點，在構建小口徑人工血管支架和促進內(nèi)皮化方面具有顯著優(yōu)勢。靜電紡絲技術是制備納米纖維的常用方法之一，通過該技術可以制備出具有不同組成和結(jié)構的納米纖維支架。聚己內(nèi)酯（PCL）納米纖維支架具有良好的生物可降解性和機械性能，能夠為內(nèi)皮細胞提供適宜的生長微環(huán)境。研究表明，PCL納米纖維支架的高孔隙率和納米級別的纖維直徑有利于營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的擴散，促進內(nèi)皮細胞的浸潤和生長。在PCL納米纖維支架表面修飾生物活性分子，如生長因子、細胞粘附肽等，可以進一步增強其促內(nèi)皮化性能。將血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）固定在PCL納米纖維支架表面，能夠吸引內(nèi)皮細胞的黏附和生長，提高內(nèi)皮化速度。納米涂層是指在材料表面涂覆一層納米級別的薄膜，能夠改善材料的表面性能，促進小口徑人工血管的內(nèi)皮化。二氧化鈦（TiO2）納米涂層具有良好的生物相容性和抗菌性能，在小口徑人工血管的研究中受到了廣泛關注。TiO2納米涂層可以通過溶膠-凝膠法、磁控濺射法等方法制備在人工血管表面。研究發(fā)現(xiàn)，TiO2納米涂層能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，同時還能抑制細菌的黏附和生長，降低感染的風險。在一項研究中，通過磁控濺射法在聚四氟乙烯（PTFE）人工血管表面制備了TiO2納米涂層，與未涂層的PTFE人工血管相比，涂層后的人工血管表面內(nèi)皮細胞的黏附率和增殖能力明顯提高，同時對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能也顯著增強。這些納米材料在改善血管性能和促進內(nèi)皮化方面具有各自獨特的優(yōu)勢和作用機制，通過合理設計和應用納米材料，可以為小口徑人工血管的研究和發(fā)展提供新的技術手段和解決方案，有望推動小口徑人工血管在臨床應用中的突破。3.3雙重修飾的協(xié)同作用機制3.3.1促進細胞粘附與增殖雙重修飾在促進內(nèi)皮細胞對血管表面的粘附和增殖方面展現(xiàn)出顯著的協(xié)同效應，這一效應在多個研究案例中得到了充分驗證。在一項針對聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管的研究中，研究人員采用了雙重修飾策略，將肝素與抗血小板藥物阿司匹林復合，并將該復合物接枝到復合管表面，同時在表面接枝了具有細胞黏附功能的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）肽。實驗結(jié)果顯示，這種雙重修飾的復合管對內(nèi)皮細胞的黏附和增殖具有明顯的促進作用。在體外細胞實驗中，將內(nèi)皮細胞接種到雙重修飾的復合管表面，經(jīng)過一定時間的培養(yǎng)后，通過細胞計數(shù)和細胞增殖檢測試劑盒（CCK-8）等方法進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未修飾的復合管相比，雙重修飾的復合管表面內(nèi)皮細胞的黏附數(shù)量顯著增加，細胞增殖活性也明顯增強。在培養(yǎng)的第3天，雙重修飾組的內(nèi)皮細胞數(shù)量比未修飾組增加了約50%，CCK-8檢測的吸光度值也顯著高于未修飾組，表明雙重修飾促進了內(nèi)皮細胞的增殖。進一步的細胞形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，雙重修飾的復合管表面內(nèi)皮細胞鋪展良好，細胞之間形成了緊密的連接，呈現(xiàn)出正常的內(nèi)皮細胞形態(tài)和功能特征。從作用機制來看，肝素與阿司匹林的復合修飾主要通過改善血液相容性，減少血小板的黏附和聚集，為內(nèi)皮細胞的黏附和生長創(chuàng)造了一個相對穩(wěn)定的血液環(huán)境。肝素作為一種天然的抗凝血劑，能夠與抗凝血酶Ⅲ結(jié)合，增強其對凝血因子的抑制作用，從而發(fā)揮抗凝血效果；阿司匹林則能夠抑制血小板的聚集和活化，通過抑制血小板內(nèi)環(huán)氧化酶的活性，減少血栓素A2的生成，從而抑制血小板的聚集。兩者協(xié)同作用，降低了血液中血栓形成的風險，使得內(nèi)皮細胞能夠更好地黏附到血管表面。RGD肽的接枝則為內(nèi)皮細胞提供了特異性的黏附位點。RGD肽能夠與內(nèi)皮細胞表面的整合素受體特異性結(jié)合，這種特異性結(jié)合增強了細胞與材料表面的黏附力，促進了內(nèi)皮細胞的黏附。整合素是一類細胞表面受體，它在細胞與細胞外基質(zhì)的相互作用中起著關鍵作用。當RGD肽與整合素受體結(jié)合后，會激活細胞內(nèi)的一系列信號通路，如FAK（黏著斑激酶）信號通路等，這些信號通路的激活進一步促進了細胞的鋪展、增殖和遷移。在雙重修飾的復合管表面，RGD肽的存在使得內(nèi)皮細胞能夠更快速、更穩(wěn)定地黏附，為后續(xù)的增殖和內(nèi)皮化進程奠定了基礎。在另一項研究中，研究人員將金納米粒子與血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）結(jié)合，修飾在聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米纖維支架表面，構建了雙重修飾的小口徑人工血管。金納米粒子具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，其表面可以通過修飾不同的功能基團來實現(xiàn)特定的生物學功能。將金納米粒子修飾在人工血管表面，可以改善血管的表面性質(zhì)，促進內(nèi)皮細胞的黏附和生長。研究發(fā)現(xiàn)，金納米粒子修飾的人工血管表面能夠增加蛋白質(zhì)的吸附，為內(nèi)皮細胞提供更多的黏附位點，從而促進內(nèi)皮細胞的黏附。VEGF是一種對內(nèi)皮細胞具有高度特異性的生長因子，它能夠與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，激活細胞內(nèi)的信號通路，促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。將VEGF固定在金納米粒子修飾的PLGA納米纖維支架表面，能夠持續(xù)釋放VEGF，進一步增強對內(nèi)皮細胞的促增殖和促遷移作用。在體外實驗中，雙重修飾的納米纖維支架表面內(nèi)皮細胞的黏附率和增殖能力明顯高于未修飾的支架。在培養(yǎng)的第5天，雙重修飾組的內(nèi)皮細胞數(shù)量比未修飾組增加了約80%，細胞增殖相關基因的表達水平也顯著上調(diào)。通過免疫熒光染色觀察發(fā)現(xiàn)，雙重修飾的支架表面內(nèi)皮細胞表達更多的增殖相關蛋白，如Ki-67等，表明內(nèi)皮細胞處于活躍的增殖狀態(tài)。在這項研究中，金納米粒子的修飾主要通過增加表面的粗糙度和蛋白質(zhì)吸附，為內(nèi)皮細胞提供了更多的黏附位點，從而促進了內(nèi)皮細胞的黏附。而VEGF的修飾則通過與內(nèi)皮細胞表面的受體結(jié)合，激活了細胞內(nèi)的PI3K/AKT、ERK等信號通路，促進了內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。PI3K/AKT信號通路在細胞的存活、增殖和代謝等過程中起著重要作用，它可以通過調(diào)節(jié)細胞周期蛋白的表達，促進細胞從G1期進入S期，從而促進細胞增殖；ERK信號通路則參與了細胞的增殖、分化和遷移等過程，它可以通過磷酸化一系列轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)相關基因的表達，促進細胞的增殖和遷移。金納米粒子和VEGF的雙重修飾相互協(xié)同，從增加細胞黏附和促進細胞增殖兩個方面，共同促進了小口徑人工血管的內(nèi)皮化進程。3.3.2調(diào)節(jié)細胞信號通路雙重修飾能夠通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)信號通路，有效促進內(nèi)皮細胞的功能表達和血管新生，這一作用機制在小口徑人工血管的研究中具有重要意義。以一氧化氮供體和生長因子的雙重修飾為例，一氧化氮（NO）作為一種重要的信號分子，在血管生理功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮著關鍵作用。在小口徑人工血管中引入一氧化氮供體，如S-亞硝基硫醇（RSNO）等，能夠持續(xù)釋放NO。NO可以通過多種途徑調(diào)節(jié)細胞內(nèi)信號通路。NO能夠激活鳥苷酸環(huán)化酶（GC），使細胞內(nèi)的環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）水平升高。cGMP作為一種重要的第二信使，能夠激活蛋白激酶G（PKG），進而調(diào)節(jié)一系列細胞生理過程。PKG可以通過磷酸化多種底物，如肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）等，抑制血管平滑肌的收縮，從而舒張血管，降低血管阻力，維持正常的血流灌注。PKG還可以調(diào)節(jié)細胞的增殖和凋亡，在促進內(nèi)皮細胞功能表達方面發(fā)揮作用。研究表明，在血管內(nèi)皮細胞中，NO-cGMP-PKG信號通路的激活可以抑制細胞凋亡相關蛋白的表達，促進細胞的存活和增殖。生長因子如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）在促進內(nèi)皮細胞增殖、遷移和血管新生中起著核心作用。VEGF與內(nèi)皮細胞表面的受體VEGFR結(jié)合后，能夠激活細胞內(nèi)的多條信號通路。VEGF-VEGFR信號通路可以激活磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信號通路。PI3K被激活后，能夠?qū)⒘字＜〈?4,5-二磷酸（PIP2）磷酸化為磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3），PIP3可以招募AKT到細胞膜上，并使其磷酸化激活。激活的AKT可以通過多種途徑促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。AKT可以磷酸化并抑制糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）的活性，從而穩(wěn)定細胞周期蛋白D1，促進細胞從G1期進入S期，促進細胞增殖。AKT還可以調(diào)節(jié)細胞骨架的重組，促進內(nèi)皮細胞的遷移。VEGF-VEGFR信號通路還可以激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路，包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38MAPK等。ERK被激活后，可以磷酸化一系列轉(zhuǎn)錄因子，如Elk-1、c-Jun等，調(diào)節(jié)相關基因的表達，促進內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和血管新生。當一氧化氮供體和生長因子進行雙重修飾時，它們對細胞信號通路的調(diào)節(jié)具有協(xié)同作用。NO通過激活cGMP-PKG信號通路，不僅可以舒張血管，為內(nèi)皮細胞的生長提供良好的血流環(huán)境，還可以調(diào)節(jié)細胞的增殖和凋亡，與VEGF-VEGFR信號通路相互協(xié)同。NO可以增強VEGF-VEGFR信號通路對PI3K/AKT和MAPK信號通路的激活作用。研究發(fā)現(xiàn)，在同時存在NO和VEGF的情況下，內(nèi)皮細胞中PI3K的活性和AKT、ERK的磷酸化水平顯著升高，比單獨使用VEGF時更加明顯。這種協(xié)同作用可以進一步促進內(nèi)皮細胞的增殖、遷移和血管新生。在血管新生過程中，內(nèi)皮細胞需要增殖、遷移并形成管腔結(jié)構。NO和VEGF的雙重修飾可以通過調(diào)節(jié)細胞信號通路，促進內(nèi)皮細胞的這些行為。NO可以通過調(diào)節(jié)細胞骨架的重組，與VEGF協(xié)同促進內(nèi)皮細胞的遷移。NO還可以通過調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)的降解和重塑，為血管新生提供有利條件。在一項體外血管生成實驗中，將雙重修飾的小口徑人工血管與內(nèi)皮細胞共同培養(yǎng)，觀察到內(nèi)皮細胞能夠快速增殖并形成管腔樣結(jié)構，且管腔結(jié)構更加穩(wěn)定和成熟。通過檢測相關信號通路蛋白的表達和活性，發(fā)現(xiàn)NO和VEGF的雙重修飾顯著激活了PI3K/AKT、MAPK等信號通路，促進了內(nèi)皮細胞的功能表達和血管新生。3.3.3改善血液相容性雙重修飾在改善小口徑人工血管的血液相容性方面發(fā)揮著關鍵作用，主要通過減少血小板粘附和激活、抑制血栓形成等機制來實現(xiàn)，這對于提高小口徑人工血管的臨床應用效果具有重要意義。以肝素與抗血小板藥物阿司匹林的雙重修飾為例，肝素是一種高度硫酸化的糖胺聚糖，具有強大的抗凝血活性。其抗凝血機制主要是通過與抗凝血酶Ⅲ（AT-Ⅲ）結(jié)合，使AT-Ⅲ的活性中心暴露，從而加速對凝血因子的滅活，特別是對凝血因子Ⅱa（凝血酶）、Ⅹa的抑制作用。凝血酶在凝血過程中起著核心作用，它可以催化纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白，形成血栓的主要結(jié)構成分；凝血因子Ⅹa則是凝血級聯(lián)反應中的關鍵酶，能夠激活凝血酶原轉(zhuǎn)化為凝血酶。肝素與AT-Ⅲ結(jié)合后，能夠使AT-Ⅲ對這些凝血因子的滅活速度提高數(shù)千倍，從而有效抑制凝血過程，減少血栓形成的風險。阿司匹林是一種常用的抗血小板藥物，其作用機制主要是通過抑制血小板內(nèi)環(huán)氧化酶（COX）的活性，減少血栓素A2（TXA2）的生成。TXA2是一種強烈的血小板聚集誘導劑和血管收縮劑，它可以促進血小板的活化、聚集和釋放反應。血小板在受到刺激后，會激活COX，使花生四烯酸轉(zhuǎn)化為前列腺素H2（PGH2），PGH2在血栓素合成酶的作用下進一步轉(zhuǎn)化為TXA2。阿司匹林能夠不可逆地乙?；疌OX的活性位點，使其失去催化活性，從而阻斷TXA2的合成，抑制血小板的聚集和活化。當肝素與阿司匹林進行雙重修飾時，它們在減少血小板粘附和激活、抑制血栓形成方面具有協(xié)同作用。在血液與雙重修飾的小口徑人工血管表面接觸時，肝素首先發(fā)揮抗凝血作用，抑制凝血因子的激活，減少凝血酶的生成，從而降低了血小板被凝血酶激活的可能性。阿司匹林則通過抑制血小板內(nèi)TXA2的合成，降低血小板的聚集性，減少血小板在人工血管表面的粘附。研究表明，與單獨使用肝素或阿司匹林修飾的人工血管相比，雙重修飾的人工血管表面血小板的粘附數(shù)量顯著減少。在體外血小板粘附實驗中，將雙重修飾的人工血管與富含血小板的血漿共同孵育，經(jīng)過一定時間后，通過掃描電子顯微鏡觀察和血小板計數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，雙重修飾組人工血管表面血小板的粘附數(shù)量比單獨使用肝素修飾組減少了約40%，比單獨使用阿司匹林修飾組減少了約30%。雙重修飾還能夠顯著降低血小板的激活程度。通過檢測血小板激活標志物，如P-選擇素的表達水平，發(fā)現(xiàn)雙重修飾組血小板表面P-選擇素的表達明顯低于單獨修飾組。P-選擇素是血小板激活的重要標志物，其表達水平的降低表明血小板的激活受到了有效抑制。在體內(nèi)實驗中，雙重修飾的小口徑人工血管也表現(xiàn)出了良好的抗血栓性能。將雙重修飾的人工血管植入動物模型的血管中，經(jīng)過一段時間后，對植入部位進行組織學檢查和血栓形成評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙重修飾組人工血管內(nèi)血栓形成的面積明顯小于單獨修飾組和未修飾組。在植入1周后，雙重修飾組人工血管內(nèi)血栓形成面積占管腔面積的比例僅為5%左右，而單獨使用肝素修飾組為15%左右，單獨使用阿司匹林修飾組為12%左右，未修飾組則高達30%左右。雙重修飾通過抑制凝血過程和血小板的聚集、激活，有效減少了血栓形成，改善了小口徑人工血管的血液相容性，為內(nèi)皮細胞的黏附和生長創(chuàng)造了有利的血液環(huán)境，有助于提高小口徑人工血管的長期通暢率。四、雙重修飾小口徑人工血管的制備與表征4.1制備方法4.1.1靜電紡絲技術靜電紡絲技術是制備小口徑人工血管支架的常用方法之一，具有獨特的原理、工藝和顯著優(yōu)勢。其原理基于高壓靜電場的作用，當聚合物溶液或熔體在高壓電場中受到電場力的作用時，會克服表面張力而形成噴射細流。隨著溶劑的揮發(fā)或熔體的冷卻，噴射細流逐漸固化，最終在接收裝置上形成納米纖維。在制備小口徑人工血管支架時，將裝有聚合物溶液的注射器固定于注射泵上，紡絲液由鈍端針頭流出，針頭與高壓電源的正極相連，接收裝置接地。在針頭與收集裝置間施加高壓，形成強電場，聚合物溶液在電場力作用下拉伸形成噴射細流，隨溶劑揮發(fā)，聚合物形成超細纖維并在接收裝置上沉積。通過精確控制電場強度、溶液流速、針頭與接收裝置的距離等參數(shù)，可以調(diào)控纖維的直徑、取向和孔隙率等結(jié)構特征。靜電紡絲技術的工藝相對靈活，能夠使用多種聚合物材料制備小口徑人工血管支架。聚己內(nèi)酯（PCL）是一種常用的生物可降解聚酯材料，具有良好的生物相容性和機械性能。通過靜電紡絲技術，可以將PCL制備成納米纖維支架，其纖維直徑可控制在幾百納米到幾微米之間。在一項研究中，以PCL為原料，通過靜電紡絲制備小口徑人工血管支架，調(diào)整紡絲液的濃度、電場強度和接收距離等參數(shù)，成功制備出纖維直徑均勻、孔隙率適宜的支架。研究發(fā)現(xiàn)，當紡絲液濃度為10%（w/v），電場強度為15kV，接收距離為15cm時，制備的PCL納米纖維支架纖維直徑約為500nm，孔隙率達到70%左右，這種結(jié)構有利于細胞的黏附和生長。聚氨酯（PU）也是一種常用于靜電紡絲制備人工血管支架的材料，它具有優(yōu)異的彈性和柔韌性，能夠較好地模擬天然血管的力學性能。將PU溶解在合適的溶劑中，通過靜電紡絲技術可以制備出具有良好彈性和生物相容性的納米纖維支架。在另一項研究中，采用靜電紡絲技術制備了PU納米纖維支架，并對其力學性能和生物相容性進行了研究。結(jié)果表明，該支架具有較高的拉伸強度和斷裂伸長率，能夠滿足小口徑人工血管的力學要求；同時，支架表面的細胞黏附實驗顯示，內(nèi)皮細胞能夠在支架表面良好地黏附和鋪展，表明其具有良好的生物相容性。靜電紡絲技術在制備小口徑人工血管支架方面具有諸多優(yōu)勢。該技術能夠制備出納米級別的纖維，這些纖維的直徑與天然細胞外基質(zhì)的膠原蛋白纖維尺寸相近，有利于細胞在血管支架上的黏附和增殖。通過靜電紡絲制備的PCL納米纖維支架，其纖維平均直徑為（732.72±52.22）nm，與天然細胞外基質(zhì)的膠原蛋白纖維尺寸（50-500nm）相近，細胞實驗表明，內(nèi)皮細胞在該支架上的黏附率和增殖能力明顯高于傳統(tǒng)的大尺寸纖維支架。靜電紡絲技術能夠精確控制纖維的取向和排列方式，從而調(diào)節(jié)支架的力學性能和細胞生長行為。通過調(diào)整接收裝置的轉(zhuǎn)速和運動方式，可以使纖維在特定方向上取向排列，模擬天然血管的纖維取向結(jié)構。研究發(fā)現(xiàn)，具有取向纖維結(jié)構的人工血管支架在軸向和周向的力學性能更加匹配天然血管，能夠更好地適應體內(nèi)的血流動力學環(huán)境；同時，取向纖維結(jié)構還可以引導內(nèi)皮細胞的取向生長，使其排列更加有序，增強血管的功能和穩(wěn)定性。靜電紡絲技術制備的支架具有高孔隙率和比表面積，有利于營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的擴散，為細胞的生長和代謝提供良好的微環(huán)境。高孔隙率的支架還可以促進細胞的浸潤和組織的形成，有利于人工血管的內(nèi)皮化和組織整合。通過靜電紡絲制備的小口徑人工血管支架，其孔隙率可達80%以上，在體外細胞培養(yǎng)實驗中，能夠觀察到細胞在支架內(nèi)部均勻分布，并且細胞能夠正常生長和代謝。4.1.2層層自組裝技術層層自組裝技術是一種基于分子間相互作用的材料表面修飾方法，在構建具有復雜結(jié)構和功能的雙重修飾血管支架中具有重要應用。其基本原理是利用帶相反電荷的聚電解質(zhì)或生物分子之間的靜電相互作用，在基底表面交替沉積，形成多層膜結(jié)構。在小口徑人工血管的制備中，首先將經(jīng)過預處理的人工血管支架作為基底，使其表面帶有一定的電荷。可以通過化學修飾或物理吸附的方法，使支架表面帶上正電荷或負電荷。然后，將帶相反電荷的聚電解質(zhì)溶液或生物分子溶液依次浸泡支架，每次浸泡后進行充分的清洗，以去除未結(jié)合的物質(zhì)。隨著沉積次數(shù)的增加，多層膜逐漸在支架表面形成，通過控制沉積的層數(shù)和每層的組成，可以精確調(diào)控膜的厚度、結(jié)構和功能。在構建雙重修飾血管支架時，層層自組裝技術能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能分子的有序組裝。以抗凝血和促內(nèi)皮化雙重修飾為例，研究人員在鎂氟化物/聚多巴胺（MgF2/PDA）處理的鎂合金表面，通過噴涂輔助層層自組裝（LBL）法，制備了具有多種生物學特性的雙重自修復涂層。該涂層由殼聚糖（CS）、沒食子酸（GA）和3-氨基苯硼酸修飾透明質(zhì)酸（HA-ABBA）組成。首先，利用HF處理在鎂合金表面形成MgF2鈍化涂層，提供物理屏障作用；然后沉積PDA涂層，增強表面的生物活性和黏附性；接著通過層層自組裝技術，交替沉積CS、GA和HA-ABBA，形成具有雙重自修復功能的LBL膜。實驗結(jié)果表明，LBL涂層厚度約為1.50μm，呈現(xiàn)均勻形貌，具有良好的附著力（約1065mN）。LBL樣品的年腐蝕速率（Pi）比鎂基體慢約1400倍，這得益于MgF2/PDA層提供的物理屏障作用以及LBL層的雙重自修復能力。LBL涂層在抗氧化、抗纖維蛋白原變性、抗血小板粘附、抗炎、抗增生以及促進內(nèi)皮化等方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。在另一項研究中，研究人員利用層層自組裝技術，在聚己內(nèi)酯（PCL）納米纖維支架表面依次組裝了聚電解質(zhì)和細胞粘附肽。首先將PCL納米纖維支架浸泡在聚陽離子溶液中，使其表面帶上正電荷；然后將支架浸泡在聚陰離子溶液中，形成第一層聚電解質(zhì)膜；接著將支架浸泡在含有細胞粘附肽精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）的溶液中，使RGD肽通過靜電相互作用結(jié)合到聚電解質(zhì)膜表面。通過這種方式，實現(xiàn)了細胞粘附肽在支架表面的穩(wěn)定結(jié)合。細胞實驗表明，修飾后的支架表面內(nèi)皮細胞的黏附率和增殖能力明顯提高。在培養(yǎng)的第3天，修飾組的內(nèi)皮細胞數(shù)量比未修飾組增加了約40%，細胞形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細胞在修飾后的支架表面鋪展良好，形成了緊密的細胞連接。層層自組裝技術在構建雙重修飾血管支架中具有獨特的優(yōu)勢。它能夠在溫和的條件下進行，對支架材料的結(jié)構和性能影響較小。與其他修飾方法相比，層層自組裝技術不需要高溫、高壓等苛刻條件，避免了對支架材料的損傷，有利于保持支架的原有性能。該技術可以精確控制修飾層的組成和厚度，實現(xiàn)對血管支架功能的精準調(diào)控。通過調(diào)整聚電解質(zhì)和生物分子的種類、沉積順序和沉積層數(shù)，可以制備出具有不同功能和性能的雙重修飾血管支架，滿足不同的臨床需求。層層自組裝技術還具有良好的通用性，可以與多種材料和修飾方法相結(jié)合，為構建復雜的雙重修飾血管支架提供了更多的可能性。4.1.3其他制備技術3D打印技術作為一種新興的制造技術，在小口徑人工血管的制備中展現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢和應用潛力。其原理是基于數(shù)字模型，通過逐層堆積材料的方式制造出三維實體。在制備小口徑人工血管時，首先利用計算機輔助設計（CAD）軟件創(chuàng)建人工血管的三維模型，精確設計血管的內(nèi)徑、壁厚、長度以及內(nèi)部結(jié)構等參數(shù)。將三維模型導入3D打印機，打印機根據(jù)模型信息，將材料逐層堆積，最終構建出小口徑人工血管。浙江大學EFL團隊采用3D打印技術構建了內(nèi)外雙層仿生人工血管，解決了傳統(tǒng)技術難以構建兼具細胞遷移通道和力學性能的血管結(jié)構的難題。他們通過優(yōu)化打印參數(shù)和材料配方，使打印出的人工血管具有良好的力學性能和生物相容性。實驗結(jié)果表明，該人工血管能夠有效支持細胞的黏附和生長，在體內(nèi)植入實驗中，也表現(xiàn)出了較好的血管再生效果。3D打印技術還可以實現(xiàn)個性化定制，根據(jù)患者的具體需求和生理特征，打印出符合其個體差異的小口徑人工血管，提高治療效果和患者的生活質(zhì)量。冷凍干燥技術也是一種在小口徑人工血管制備中具有重要應用的技術。該技術是將含有水分的材料在低溫下凍結(jié)，然后在真空環(huán)境中使水分升華，從而去除水分，得到干燥的材料。在小口徑人工血管的制備中，冷凍干燥技術主要用于制備具有多孔結(jié)構的支架材料。將聚合物溶液或含有細胞的水凝膠等材料注入模具中，使其形成所需的形狀。將模具放入低溫環(huán)境中，使材料凍結(jié)。將凍結(jié)后的材料放入真空冷凍干燥機中，在真空條件下，水分升華，從而在材料內(nèi)部形成多孔結(jié)構。通過冷凍干燥技術制備的聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）支架具有高孔隙率和良好的生物相容性。研究人員將內(nèi)皮細胞接種到該支架上，發(fā)現(xiàn)細胞能夠在支架的孔隙中良好地黏附和生長。冷凍干燥技術制備的多孔支架有利于營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的擴散，為細胞的生長和代謝提供了良好的微環(huán)境，同時也有利于組織的長入和血管的再生。4.2材料表征4.2.1微觀結(jié)構表征利用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）等技術對雙重修飾人工血管的微觀結(jié)構和形態(tài)進行深入分析，能夠為評估其性能和內(nèi)皮化效果提供關鍵信息。在對聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管進行雙重修飾的研究中，通過SEM觀察到復合管表面呈現(xiàn)出納米纖維結(jié)構，纖維直徑均勻，平均直徑約為500納米。在雙重修飾后，表面接枝的肝素-阿司匹林復合物以及細胞粘附肽RGD等物質(zhì)均勻分布在纖維表面，未出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象。通過高分辨率SEM圖像可以清晰地看到，RGD肽修飾在纖維表面形成了微小的突起結(jié)構，這些突起為內(nèi)皮細胞提供了更多的黏附位點。而TEM分析則進一步揭示了復合管內(nèi)部的微觀結(jié)構，納米纖維之間相互交織，形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構，這種結(jié)構有利于細胞的浸潤和生長。在另一項關于金納米粒子與血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）雙重修飾聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米纖維支架的研究中，SEM圖像顯示，金納米粒子均勻地分布在PLGA納米纖維表面，粒徑約為20-30納米。這些金納米粒子的存在增加了支架表面的粗糙度，通過SEM的三維重建圖像可以直觀地看到，支架表面的粗糙度參數(shù)Ra（輪廓算術平均偏差）從修飾前的50納米增加到了修飾后的80納米左右。VEGF修飾后，支架表面的生物活性顯著增強。TEM圖像則顯示，VEGF與金納米粒子之間通過化學鍵合的方式結(jié)合，形成了穩(wěn)定的復合物。這種復合物在支架表面的分布較為均勻，能夠持續(xù)釋放VEGF，促進內(nèi)皮細胞的增殖和遷移。通過SEM和TEM對雙重修飾人工血管的微觀結(jié)構和形態(tài)進行分析，不僅可以直觀地觀察到修飾材料在血管表面的分布情況和微觀結(jié)構特征，還能深入了解其對血管表面粗糙度、生物活性等方面的影響，為進一步研究雙重修飾人工血管的性能和內(nèi)皮化機制提供了重要的實驗依據(jù)。4.2.2化學組成分析采用X射線光電子能譜（XPS）和傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）等技術對修飾材料的化學組成和化學鍵結(jié)構進行分析，能夠深入了解雙重修飾人工血管的化學特性，為探究其作用機制和性能提供重要依據(jù)。在對聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管進行肝素與抗血小板藥物阿司匹林雙重修飾的研究中，XPS分析顯示，修飾后的復合管表面出現(xiàn)了肝素和阿司匹林的特征元素峰。肝素中的硫元素（S）在XPS譜圖中呈現(xiàn)出明顯的特征峰，其結(jié)合能位于168-170eV之間，這表明肝素成功接枝到了復合管表面。阿司匹林中的碳（C）、氧（O）元素峰也在XPS譜圖中清晰可見，且其化學位移與標準譜圖相符，進一步證實了阿司匹林的存在。通過對XPS譜圖中各元素峰的面積進行積分計算，可以定量分析肝素和阿司匹林在復合管表面的接枝量。結(jié)果顯示，肝素的接枝量約為0.5μg/cm2，阿司匹林的接枝量約為0.3μg/cm2。FT-IR分析則從化學鍵結(jié)構的角度進一步驗證了修飾材料的存在。在修飾后的復合管FT-IR譜圖中，出現(xiàn)了肝素中磺酸基（-SO?H）的特征吸收峰，位于1250-1280cm?1之間，這表明肝素中的磺酸基與復合管表面發(fā)生了化學反應。阿司匹林中酯基（-COO-）的特征吸收峰位于1730-1750cm?1之間，也在FT-IR譜圖中清晰可辨，證明了阿司匹林的酯基結(jié)構在修飾過程中得以保留。FT-IR譜圖還顯示，復合管表面的聚氨酯和聚己內(nèi)酯的特征吸收峰也存在，且未發(fā)生明顯的位移，說明修飾過程對復合管本身的化學結(jié)構影響較小。在金納米粒子與血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）雙重修飾聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米纖維支架的研究中，XPS分析表明，金納米粒子成功修飾在支架表面，金元素（Au）的特征峰出現(xiàn)在83-85eV和87-89eV處，分別對應Au4f7/2和Au4f5/2的結(jié)合能。VEGF的特征元素氮（N）在XPS譜圖中也有明顯的峰，其結(jié)合能位于399-401eV之間，表明VEGF成功固定在支架表面。通過XPS深度剖析技術，可以進一步了解金納米粒子和VEGF在支架表面的分布深度。結(jié)果顯示，金納米粒子主要分布在支架表面的外層，而VEGF則在一定深度范圍內(nèi)均勻分布。FT-IR分析顯示，VEGF修飾后，支架表面出現(xiàn)了新的吸收峰，位于1650-1680cm?1之間，對應于VEGF中酰胺鍵（-CONH-）的伸縮振動，證明了VEGF與支架表面發(fā)生了化學反應。金納米粒子修飾后，支架表面的PLGA特征吸收峰也發(fā)生了一些細微的變化，這可能是由于金納米粒子與PLGA之間的相互作用導致的。XPS和FT-IR等技術在分析修飾材料的化學組成和化學鍵結(jié)構方面具有重要作用，能夠為雙重修飾人工血管的研究提供豐富的化學信息，有助于深入理解雙重修飾的作用機制和人工血管的性能。4.2.3力學性能測試通過拉伸、爆破等實驗對雙重修飾小口徑人工血管的力學性能進行測試，是評估其在生理條件下適用性的關鍵環(huán)節(jié)，這些測試能夠為人工血管的臨床應用提供重要的參考依據(jù)。在對聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管進行雙重修飾的研究中，拉伸實驗是評估其力學性能的重要手段之一。使用電子萬能試驗機對修飾前后的復合管進行軸向拉伸測試，實驗結(jié)果顯示，修飾前復合管的拉伸強度為10.5MPa，斷裂伸長率為250%。經(jīng)過肝素與抗血小板藥物阿司匹林雙重修飾以及細胞粘附肽RGD接枝后，復合管的拉伸強度略有下降，為9.8MPa，但仍能滿足小口徑人工血管在生理條件下的力學要求。斷裂伸長率則增加到了300%，這表明雙重修飾在一定程度上改善了復合管的柔韌性。進一步分析發(fā)現(xiàn)，拉伸過程中復合管的應力-應變曲線在修飾前后也發(fā)生了一些變化。修飾前，應力-應變曲線在彈性階段呈現(xiàn)出線性關系，進入屈服階段后，應力迅速下降，材料發(fā)生塑性變形。修飾后，應力-應變曲線在彈性階段的斜率略有減小，說明材料的彈性模量有所降低，這與斷裂伸長率的增加相符合。在屈服階段，應力下降的速度相對較慢，材料的塑性變形能力增強，這可能是由于修飾材料的引入改變了復合管的分子結(jié)構和界面相互作用，從而影響了其力學性能。爆破實驗是評估小口徑人工血管耐壓性能的重要方法。在模擬生理血壓條件下，對雙重修飾的復合管進行爆破實驗。實驗過程中，逐漸增加管腔內(nèi)的壓力，觀察復合管的變形和破裂情況。結(jié)果顯示，雙重修飾的復合管能夠承受的爆破壓力為300mmHg，高于人體正常收縮壓（120mmHg左右），表明其具有良好的耐壓性能，能夠在體內(nèi)正常工作。在爆破過程中，復合管的破裂模式為縱向撕裂，這與天然血管的破裂模式相似，說明雙重修飾后的復合管在力學性能上與天然血管具有一定的相似性。通過對爆破后的復合管進行微觀結(jié)構分析發(fā)現(xiàn)，破裂部位主要集中在納米纖維的連接處，這表明納米纖維之間的結(jié)合強度是影響復合管耐壓性能的關鍵因素之一。雙重修飾可能通過改善納米纖維之間的界面相互作用，提高了復合管的整體力學性能。在另一項關于金納米粒子與血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）雙重修飾聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米纖維支架的研究中，拉伸實驗結(jié)果表明，修飾前PLGA納米纖維支架的拉伸強度為8.2MPa，斷裂伸長率為200%。經(jīng)過雙重修飾后，拉伸強度提高到了9.5MPa，斷裂伸長率增加到了230%。這說明金納米粒子和VEGF的修飾不僅沒有降低支架的力學性能，反而在一定程度上增強了其強度和柔韌性。分析認為，金納米粒子的修飾增加了支架表面的粗糙度和納米纖維之間的摩擦力，使得支架在受力時能夠更好地分散應力，從而提高了拉伸強度。VEGF的修飾則可能通過調(diào)節(jié)細胞的生長和分化，促進了納米纖維之間的交聯(lián)和整合，進而提高了支架的力學性能。爆破實驗結(jié)果顯示，雙重修飾的PLGA納米纖維支架能夠承受的爆破壓力為280mmHg，也能夠滿足生理條件下的耐壓要求。在爆破過程中，支架的破裂模式同樣為縱向撕裂，且破裂部位主要集中在納米纖維的薄弱區(qū)域。通過對爆破后的支架進行微觀結(jié)構分析發(fā)現(xiàn)，雙重修飾使得納米纖維之間的結(jié)合更加緊密，形成了更加穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡結(jié)構，這有助于提高支架的耐壓性能。拉伸、爆破等力學性能測試能夠全面評估雙重修飾小口徑人工血管在生理條件下的適用性，為其臨床應用提供重要的力學性能數(shù)據(jù)支持，有助于進一步優(yōu)化人工血管的設計和制備工藝。4.2.4親水性與表面能分析采用接觸角測量等方法對修飾前后小口徑人工血管表面的親水性和表面能變化進行分析，對于深入了解雙重修飾對人工血管表面性質(zhì)的影響以及其在促進內(nèi)皮化過程中的作用具有重要意義。在對聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管進行雙重修飾的研究中，接觸角測量是評估親水性的常用方法。使用接觸角測量儀對修飾前后的復合管表面進行接觸角測量，以去離子水為測試液。結(jié)果顯示，修飾前復合管表面的水接觸角為110°，呈現(xiàn)出較強的疏水性。經(jīng)過肝素與抗血小板藥物阿司匹林雙重修飾以及細胞粘附肽RGD接枝后，復合管表面的水接觸角降低到了85°，表明其親水性得到了顯著改善。這是因為肝素和RGD肽等修飾材料中含有親水性基團，如肝素中的磺酸基（-SO?H）和RGD肽中的羧基（-COOH）等，這些基團的引入增加了復合管表面與水分子的相互作用，從而降低了接觸角，提高了親水性。表面能是描述材料表面性質(zhì)的重要參數(shù)，它與材料的親水性、粘附性等密切相關。通過接觸角測量數(shù)據(jù)，可以利用Owens-Wendt方法計算出修飾前后復合管表面的表面能。計算結(jié)果表明，修飾前復合管表面的表面能為25mN/m，修飾后表面能增加到了40mN/m。表面能的增加進一步證明了雙重修飾改善了復合管表面的親水性和活性。親水性的提高對于小口徑人工血管的內(nèi)皮化具有重要作用。親水性表面能夠促進蛋白質(zhì)的吸附，而蛋白質(zhì)在材料表面的吸附是細胞黏附的前提。在體內(nèi)環(huán)境中，血液中的蛋白質(zhì)會首先吸附到人工血管表面，形成一層蛋白質(zhì)吸附層。親水性的雙重修飾復合管表面能夠吸附更多的有利于內(nèi)皮細胞黏附的蛋白質(zhì)，如纖維連接蛋白、玻連蛋白等，這些蛋白質(zhì)可以與內(nèi)皮細胞表面的受體相互作用，促進內(nèi)皮細胞的黏附。親水性表面還能夠改善細胞與材料表面的潤濕性，有利于內(nèi)皮細胞在材料表面的鋪展和增殖。研究發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)皮細胞接種到雙重修飾的復合管表面后，細胞能夠更快地鋪展開來，形成緊密的細胞連接，并且細胞的增殖速度也明顯加快。在金納米粒子與血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）雙重修飾聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米纖維支架的研究中，接觸角測量結(jié)果顯示，修飾前PLGA納米纖維支架表面的水接觸角為105°，修飾后降低到了75°，親水性顯著提高。金納米粒子的修飾增加了支架表面的粗糙度，而適當?shù)拇植诙瓤梢栽黾硬牧媳砻媾c水分子的接觸面積，從而提高親水性。VEGF的修飾則通過其分子結(jié)構中的親水性基團，如氨基（-NH?）和羧基等，進一步增強了支架表面的親水性。表面能計算結(jié)果表明，修飾前支架表面的表面能為28mN/m，修飾后增加到了45mN/m。親水性和表面能的提高使得雙重修飾的PLGA納米纖維支架在促進內(nèi)皮化方面表現(xiàn)出更好的性能。在體外細胞實驗中，內(nèi)皮細胞在雙重修飾的支架表面的黏附率和增殖能力明顯高于未修飾的支架。這是因為親水性的提高促進了蛋白質(zhì)的吸附和細胞的黏附，而VEGF的修飾則進一步促進了內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，兩者協(xié)同作用，加速了內(nèi)皮化進程。通過接觸角測量等方法對修飾前后小口徑人工血管表面的親水性和表面能變化進行分析，能夠深入了解雙重修飾對人工血管表面性質(zhì)的調(diào)控作用，為解釋雙重修飾促進內(nèi)皮化的機制提供重要的理論依據(jù)。五、雙重修飾小口徑人工血管的性能評價5.1體外細胞實驗5.1.1內(nèi)皮細胞粘附與生長通過在體外將內(nèi)皮細胞接種到雙重修飾的小口徑人工血管表面，對其粘附與生長情況進行研究，能夠深入了解雙重修飾對內(nèi)皮細胞與血管相互作用的影響。以聚己內(nèi)酯/聚氨酯復合管為例，在對其進行肝素與抗血小板藥物阿司匹林雙重修飾以及細胞粘附肽RGD接枝后，開展內(nèi)皮細胞粘附實驗。將內(nèi)皮細胞懸液以一定密度接種到修飾后的復合管表面，同時設置未修飾的復合管作為對照組。在37℃、5%CO?的培養(yǎng)箱中孵育2小時后，小心去除培養(yǎng)液，用PBS緩沖液輕輕沖洗復合管表面3次，以去除未粘附的細胞。采用結(jié)晶紫染色法對粘附的細胞進行染色，在顯微鏡下觀察并計數(shù)。結(jié)果顯示，雙重修飾的復合管表面內(nèi)皮細胞的粘附數(shù)量明顯多于未修飾的復合管。在100倍顯微鏡視野下，雙重修飾組平均粘附細胞數(shù)為（150±15）個，而未修飾組僅為（80±10）個。這表明雙重修飾顯著促進了內(nèi)皮細胞對血管表面的粘附。從作用機制來看，肝素與阿司匹林的復合修飾改善了血液相容性，減少了血小板的黏附和聚集，為內(nèi)皮細胞的黏附創(chuàng)造了一個相對穩(wěn)定的血液環(huán)境。RGD肽的接枝則為內(nèi)皮細胞提供了特異性的黏附位點，其能夠與內(nèi)皮細胞表面的整合素受體特異性結(jié)合，增強了細胞與材料表面的黏附力。在觀察內(nèi)皮細胞的鋪展和生長情況時，采用免疫熒光染色技術對內(nèi)皮細胞的細胞骨架進行標記。將接種內(nèi)皮細胞的復合管培養(yǎng)3天后，用4%多聚甲醛固定細胞，然后用鬼筆環(huán)肽-羅丹明對F-肌動蛋白進行染色，用DAPI對細胞核進行染色。在熒光顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，雙重修飾的復合管表面內(nèi)皮細胞鋪展良好，細胞呈多邊形，F(xiàn)-肌動蛋白形成了密集的應力纖維，從細胞中心向周邊延伸，細胞核形態(tài)