当人体某部位的血管由于动脉硬化、血栓、老化或破损等原因不能正常供血时,需要血管置换、搭桥等外科手术的治疗。其中,小口径血管(内径小于6 mm)因易发生栓塞而没有理想的替代品应用于临床。以血管再生支架为基础的体内血管再生是治疗血管疾病的可能途径,研制和开发具有诱导血管组织新生的血管再生支架是临床的迫切需求。用静电纺丝法制备的丝素(SF)纤维具备用作血管再生支架的潜力。若能进一步调控SF纤维及支架的力学性质,并提高其引导细胞和组织生长的模板功能,则其有可能满足小口径血管体内再生的需要。本文采用同轴静电纺丝技术以聚己内酯(PCL)为芯层增强SF纤维的力学性能,研究纺丝条件与皮/芯结构纤维(C-SF/PCL)包覆率之间的关系;在C-SF/PCL纤维网表面培养血管细胞,研究纤维网的结构与纤维表面成分对细胞粘附及增殖的影响;用肝素对C-SF/PCL纤维进行抗凝血改性,系统性地评价肝素化纤维网的血液和细胞相容性;在此基础上,制备疏、密双层结构的小口径管状支架,并通过将其移植于动物体内血管缺损部位的实验,探讨双层支架促进血管组织再生的活性和机制。首先,采用同轴静电纺丝技术制备了皮/芯结构的C-SF/PCL纤维,并通过调整皮/芯溶剂的相对挥发速率调控纤维的包覆率,研究表明:当芯层溶剂的挥发速率略高于皮层溶剂时可以制备出较高包覆率的C-SF/PCL纤维。PCL作为芯层既保持了SF的生物活性,又增强了SF的力学性质,细胞在C-SF/PCL纤维支架上的粘附和增殖与纯SF支架相似。用C-SF/PCL纤维制备血管再生支架比单一组分及两组分混合纤维更具力学性能和细胞亲和性的综合优势。其次,采用滚筒同时接收C-SF/PCL和聚环氧乙烷(PEO)纤维,经滤沥除去PEO纤维以增大纤维网内的孔隙,制备纤维取向且具有大孔(约为525μm2)的纤维网。研究表明:由于纤维取向的影响,纤维网在横纵两个方向上的拉伸性能明显不同,并且通过无序纤维层与有序纤维层的复合,可以调节复合纤维网的力学性质。以纤维取向且有大孔的C-SF/PCL纤维网作为支架进行平滑肌细胞培养,细胞能够沿着纤维的排列方向取向增殖及生长,并且由于纤维网孔的增大,平滑肌细胞能够迁移至纤维网内部。然后,利用碳化二亚胺(EDC)可激活羧基的特性,将肝素共价结合到C-SF/PCL纤维的SF分子侧链上,其结合量可达9 wt.%左右。肝素钠在最初1天内有突释,随后能稳定的释放,14天的累积释放量为34%左右。血小板粘附以及溶血率(1.9%)实验表明,经肝素改性后的纤维网具有抗凝血性。在经改性的纤维网上,内皮细胞能够更好地粘附和增殖,同时也能够明显抑制平滑肌细胞的生长和增殖,这有益于作为血管再生支架时维持体内组织环境的稳定。进一步,通过转轴接收静电纺丝及滤沥法构建了小口径血管支架。支架内径约为2 mm,壁厚约为650μm,由疏、密排列的两层纤维组成,其中内层为紧密、均匀、无序排列的纤维,外层为疏松、均匀、取向排列的纤维,从而形成了有功能性分区的血管支架。该支架的径向和轴向拉伸断裂强度分别约为5.6 MPa和3.6 MPa,径向及轴向断裂伸长率分别约为88%和140%,缝合强度及爆破压分别为1.8 N和3.4 MPa,满足临床对血管再生支架力学性能的要求。最后,采用端端缝合法用长2 cm的双层血管支架置换兔颈动脉,术后动物伤口愈合良好。血管支架能够承受血流的冲击,多数能在实验期内保持通畅。血管支架能良好地与周围组织融合。HE染色结果显示支架在体内无明显的炎症细胞浸润,材料所引起的免疫应答和炎症反应轻微,血管修复细胞能迁入血管再生支架的外层构建血管组织。Masson与Weigert染色结果显示,随着修复时间的增加,双层支架内胶原纤维和弹性纤维的生成量明显高于单层支架,说明双层支架更能促进血管组织的再生。与单层血管再生支架相比,双层结构血管支架的CD31(PECAM-1)、SMCα-actin有较高的阳性表达,说明双层血管支架为血管组织修复细胞的迁移、粘附、生长及功能发挥创造了良好的微环境,具有促进血管再生和重建的活性。综上所述,本文用同轴静电纺技术制备了具有良好力学性能和生物活性的皮/芯结构的SF/PCL纤维,并以此构建了具有双层结构的小口径血管再生支架。体外、体内实验结果表明,该支架具有促进血管组织修复的活性,为小口径血管的再生修复提供了一种新的支架材料。