DOI:10.1088/1748-605X/ab8e98
組織工程血管有望為需要外科血管重建的心血管疾病患者提供替代的小直徑血管移植物。在本研究中，通過脈動灌注系統以周向機械拉伸來刺激人皮膚成纖維細胞接種的聚乙醇酸（PGA）電紡絲支架。PGA支架是使用定制的靜電紡絲裝置制備的，以共電噴涂犧牲性聚環氧乙烷微粒來增加孔徑和體積孔隙率。將暴露于周向機械拉伸的組織工程血管與在靜態條件下培養而沒有任何機械刺激的工程血管進行比較。組織學橫截面顯示，機械拉伸和靜態條件下的工程血管厚度相似，但是Masson三色染色的膠原蛋白量幾乎是原來的兩倍。膠原蛋白含量的定量分析表明，與靜態血管相比，暴露于機械拉伸的人體組織工程血管中的膠原蛋白含量高出60％。總的膠原蛋白交聯是相似的，但是基于每個膠原蛋白，靜態血管中的交聯明顯多于拉伸血管。應力-應變曲線顯示，機械拉伸的組織工程血管具有顯著更高的極限拉伸強度（UTS為1.86±0.14 MPa（n=6））和彈性模量（EM為7.62±0.39 MPa（n=6）），而靜態工程血管的UTS為0.31±0.07 MPa（n=5），EM為1.37±0.21 MPa（n=5）。組織工程血管機械性能的主要決定因素與膠原含量相關，受膠原交聯的影響最小。因此，電紡支架的多功能性與仿生培養系統相結合，可產生由細胞外基質組成的組織工程血管，用作血管移植物。
圖1.靜電紡絲裝置，在靜電紡絲PGA的同時靜電噴涂PEO微粒（A）。帶有蠕動泵的生物反應器系統，將PBS循環到生物反應器中，而靜電紡絲的PGA支架則通過硅膠管進行圓周拉伸（B）。圖（B）中的插圖是生物反應器中PGA支架的俯視圖。
圖2.去除內徑為4.5mm，壁厚為800μm（A）的PEO微粒后的PGA電紡支架。（B）含PEO微粒的電紡PGA支架的橫截面，（C）去除PEO微粒后的電紡PGA支架的橫截面，（D）僅電紡PGA支架的表面，（E）含PEO微粒的PGA電紡支架的表面，（F）去除PEO微粒后的PGA電紡支架的表面SEM圖像。插圖（B）和（C）的比例尺分別為400μm和50μm。（D）和（F）的比例尺為10μm。（E）的比例尺=20μm。
圖3.靜電紡絲PGA支架的性能。僅PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的纖維直徑（μm）（n=40根纖維）（A）。PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的孔面積（μm2）（n=40）（B）。僅PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的整體孔隙率（％）（n=6）（C）。僅PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的UTS（MPa）（D）和EM（MPa）（E）（n=6）。*顯著差異，P<0.05。
圖4.靜態和拉伸TEV的組織學橫截面。蘇木精和曙紅染色（A）靜態和（D）拉伸；Masson三色染色膠原蛋白（B）靜態和（E）拉伸；Verhoeff Van Gieson染色彈性蛋白（C）靜態和（F）拉伸。比例尺=100μm。
圖5.TEVs的應力-應變曲線：拉伸（實線），靜態（虛線）。
圖6.TEV的機械性能。（A）UTS（MPa），（B）EM（MPa），（C）爆破壓力（mm Hg）。（n=5，靜態TEV；n=6，拉伸TEV）。*顯著差異，P<0.05。
圖7.膠原蛋白含量和交聯。（A）膠原蛋白（干重的膠原蛋白含量百分比）（n=5靜態，n=6拉伸）。（B）膠原蛋白交聯（組織含量）（n=5，靜態TEV；n=4，拉伸TEV）。（C）膠原蛋白交聯（膠原蛋白含量）（n=5，靜態TEV；n=4，拉伸TEV）。*顯著差異，P<0.05。
