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隨著人們生活水平的提高，煙酒、熬夜、少動等不健康的生活方式也漸漸在國民日常生活中蔓延開來。這種趨勢的后果之一，就是我國公民心血管病發(fā)病率持續(xù)增高。

來自《中國心血管健康與疾病報告2020》的數(shù)據(jù)表明，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。

圖片來源：veer圖庫

在心血管疾病的治療中，人工血管是一種重要的醫(yī)療器械。對于嚴重心血管疾病，血管移植往往是最有效的治療手段。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。

日前，中國科學院理化技術(shù)研究所和首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院通力合作，聯(lián)合應用抗凝血因子藥物和抗血小板藥物，通過賦予小口徑血管一種“雙重抗凝血效應”，開發(fā)了能夠有效抵抗急性血栓的小口徑人工血管。

那么，為什么小口徑的人工血管特別受關(guān)注，其研發(fā)難點如何，本次的研發(fā)工作取得了什么樣的進展呢？就讓我們一起來了解一下吧。

人工血管，“小”有“小”的難處

人體中最粗的血管，例如主動脈，直徑可達30多毫米；而最細的毛細血管，直徑只有百分之一毫米，粗細相差上千倍。因此，為了代替人體的血管，我們需要研發(fā)出不同直徑的人工血管。

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，由于難以避免的血栓形成、內(nèi)膜增生等問題，小口徑人工血管的長期通暢率很低，因此迫切需要開發(fā)一種可供臨床應用的小口徑血管。探究小口徑血管移植失敗的原因，主要有以下幾個方面：

一是小血管內(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。

二是由于內(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。

三是受限于制備材料與吻合技術(shù)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。

相比之下，大血管的血液流量高，血液流速快，血液有較強的沖刷作用，因此更加不容易凝血；其次，大血管的管腔寬，局部的血栓與內(nèi)膜增生對其影響小，而這對小血管來說卻是致命的。

小口徑人工血管的臨床應用面臨著諸多挑戰(zhàn)，而在本次中國科學院理化技術(shù)研究所和北京安貞醫(yī)院的合作研究中，科學家們主要針對如何防止移植初期急性血栓發(fā)生的問題，展開了新型小口徑人工血管的研發(fā)工作。

肝素+阿司匹林，雙效抗凝

我們知道，凝血的作用本意是為了將破裂的血管堵住，讓我們不至于因為一點傷口就流血不止。凝血的機理比較復雜，簡單地概括來說，就是由血小板參與激活纖維蛋白原形成纖維蛋白網(wǎng)，纖維蛋白網(wǎng)作為“鋼筋”，填充紅細胞這些“混凝土”，快速砌一堵墻來堵住漏洞。

但是在接觸人工血管這一非生物物體時，也會觸發(fā)血液的凝血機制，于是在人工血管內(nèi)部就因為凝血而長出了血栓，導致移植失敗。

既然血栓的形成依賴纖維蛋白和血小板，那么科研團隊就試圖阻止這兩類物質(zhì)在人工血管中的出現(xiàn)，從這個角度出發(fā)，來研制新型的人工血管。

一方面，人們已經(jīng)知道，在多種凝血因子的共同作用下，血液中的纖維蛋白原被轉(zhuǎn)化成纖維蛋白。而肝素是一種能夠有效對抗凝血因子的物質(zhì)，因此也常用于預防血栓形成，或者增加孕期的子宮供血。

另一方面，血小板的聚集也是血栓形成的重要前提之一，而阿司匹林這種歷史悠久的藥物，具備很好的抗血小板作用，可以阻止血小板發(fā)揮功能，從而阻止血栓的發(fā)生。

那么，將肝素和阿司匹林接合起來，嵌入人工血管中，是不是就可以阻止血栓的發(fā)生，從而提升小口徑人工血管的移植成功率呢？按照這一思路，科研團隊進行了一系列的研究。

PCL/PU-HepA血管支架的制備與功能示意圖（圖片來源：作者提供）

首先，科學家選擇了聚己內(nèi)酯（PCL）和聚氨酯（PU）復合材料作為新型人工血管的構(gòu)建材料。通過精確調(diào)控兩者復合的比例，可以對人工血管的力學性能進行調(diào)控。

其次，在向人工血管中引入肝素和阿司匹林時，科學家經(jīng)過對實驗條件的多輪嘗試，最終找到了在溫和條件下緩慢反應制備了肝素-阿司匹林復合物的方法。

這樣一來，可以把小分子的阿司匹林掛在到大分子的肝素上，從而實現(xiàn)一次性在人工血管上引入兩種藥物，從而發(fā)揮更強效的抗凝血功能。

結(jié)語

于是，一種新型的小口徑人工血管問世了。這款人工血管支架材料主要通過靜電紡絲制備，制備技術(shù)比較成熟。肝素-阿司匹林復合物的合成與接枝也比較容易實現(xiàn)。

受限于靜電紡絲的生產(chǎn)效率以及有機合成反應的局限性，該人工血管目前仍處于實驗室研發(fā)階段。但在科學探索過程中，從“0”到“1”的實現(xiàn)，往往比從“1”到“100”更重要、更基礎(chǔ)。相信在不久的將來，隨著這一新技術(shù)的進一步完善和生產(chǎn)效率的提升，新型小口徑人工血管將會在人類與心血管疾病的斗爭中發(fā)揮更大的作用。

作者：李雷 周思遠 吳大勇 楊秀濱

作者單位：中國科學院理化技術(shù)研究所 首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院

本文來源于“科學大院“公眾號，轉(zhuǎn)載請注明公眾號出處

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