OPTON微觀世界|掃描電鏡下的人工血管

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(jī)織以及人工編織等。不同材料適用不同方法，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(jī)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(xì)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(xì)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(xì)胞增殖和細(xì)胞附著情況，可以看到膠原纖維更有利于細(xì)胞增殖，但PCL纖維對細(xì)胞的粘附更勝*。 

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(xì)胞移植情況  D內(nèi)皮細(xì)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(xì)胞相互作用情況的常用手段。上圖中AB為培養(yǎng)1天后在微通道內(nèi)粘附的平滑肌細(xì)胞電鏡圖。CD為骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞移植和內(nèi)皮細(xì)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(xì)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*達(dá)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。

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