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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病率持續增高。

來自《中國心血管健康與疾病報告2020》的數據表明，中國心血管病死亡占城鄉居民總死亡原因的首位?！?021年中國心血管病醫療質量報告》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的需求。

日前，中國科學院理化技術研究所和首都醫科大學附屬北京安貞醫院通力合作，聯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注，其研發難點如何，本次的研發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，引發凝血反應，從而導致移植初期急性血栓的發生。

二是由于內膜不完整、炎癥發生等因素，導致平滑肌細胞容易過度增殖，出現內膜增生，從而導致小血管長期植入時再次出現狹窄。

三是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順應性不匹配的問題，也容易導致內膜增生，管腔內再狹窄等問題的發生。

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，而在本次中國科學院理化技術研究所和北京安貞醫院的合作研究中，科學家們主要針對如何防止移植初期急性血栓發生的問題，展開了新型小口徑人工血管的研發工作。

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，纖維蛋白網作為“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，也會觸發血液的凝血機制，于是在人工血管內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在人工血管中的出現，從這個角度出發，來研制新型的人工血管。

一方面，人們已經知道，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，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，可以阻止血小板發揮功能，從而阻止血栓的發生。

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酯（PCL）和聚氨酯（PU）復合材料作為新型人工血管的構建材料。通過精確調控兩者復合的比例，可以對人工血管的力學性能進行調控。

其次，在向人工血管中引入肝素和阿司匹林時，科學家經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，從而實現一次性在人工血管上引入兩種藥物，從而發揮更強效的抗凝血功能。

結語

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。

受限于靜電紡絲的生產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階段。但在科學探索過程中，從“0”到“1”的實現，往往比從“1”到“100”更重要、更基礎。相信在不久的將來，隨著這一新技術的進一步完善和生產效率的提升，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研究所 首都醫科大學附屬北京安貞醫院

本文來源于“科學大院“公眾號，轉載請注明公眾號出處

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