DOI: 10.1039/c9tb01849b
心血管疾病，特別是涉及直徑小于6毫米的狹窄或阻塞血管的疾病，是全球范圍內的主要死亡原因。血管移植物已被用于搭橋手術，以取代受損的天然血管，從而治療嚴重的心臟和周圍血管疾病。然而，由于先前的采集或患者的自身健康狀況，自體置換移植物通常是不可取的。此外，自體采集會對患者的采集部位造成繼發性損傷。因此，人造血管在近幾十年來得到了廣泛的研究。本文綜述了體外構建組織工程化小口徑血管(SDBVs)的研究進展及發展趨勢，包括材料選擇與開發、制備技術、表面改性、力學性能和生物活性等方面。本文介紹了幾種天然和合成的人造SDBVs聚合物。分析比較了擠壓膨化、靜電紡絲、熱致相分離（TIPS）、編織、3D打印、水凝膠管、氣體發泡等常用的制備工藝及其組合方法。對物理固定、表面吸附、等離子體處理、化學固定等不同的表面改性方法進行了研究和比較。綜述了可供長期使用的SDBVs的機械要求。討論了人造血管的體外生物學功能，包括耗氧量、一氧化氮（NO）生成、剪切應力反應、白細胞粘附和抗凝作用。最后，研究者就當前挑戰和對最佳組合的未來發展方向的確立給出了總結性的意見。希望這篇綜述能對體外工程的SDBVs的設計、制備和應用提供幫助，并促進這一新興研究領域的未來進展。
圖1.體外構建的小口徑人造血管（SDBVs）的五大支柱。
圖2.通過混合、擠壓、加熱和拉伸制造ePTFE的技術。
圖3.（A）靜電紡絲裝置的示意圖。（B）傳統靜電紡絲收集裝置制備具有特定纖維取向的組織支架的示意圖。（C）帶有定制旋轉收集器和組裝芯軸的靜電紡絲設備的示意圖。組裝的芯軸由中心的空心金屬管和周圍幾個用于制造波浪形SDBVs的衛星圓柱體組成。（D）同軸靜電紡絲。
圖4.（A）利用熱致相分離制備定向梯度微管結構支架的模具示意圖。（B）以上下模式制備的卷曲復絲聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）接枝的編織形式的圖像。（C）蠶絲纖維和蠶絲接枝物的制備過程，包括生絲、脫膠、絲膠去除、編織、卷繞、卷繞后的蠶絲接枝等幾個加工階段。（D）通過微光刻法將樹脂印刷用于SDBVs。
圖5.（A）通過結合靜電紡絲、編織和熱誘導相分離（TIPS）制備三層血管支架的示意圖。（B）結合靜電紡絲和三維打印系統制備三維管狀人造血管支架的示意圖。（C）結合靜電紡絲和編織制造的用于小血管的柔性仿生三層血管移植物。（D）結合電子噴射三維打印和靜電紡絲技術制備三層血管移植物。
圖6.（A）制備硫酸葡聚糖改性殼聚糖/聚乳酸-己內酯（PLCL）管狀支架的實驗步驟示意圖。（B）肝素和殼聚糖層層自組裝制備多結構血管補片的原理圖。（C）兒茶酚和苯硼酸三明治結構層層涂覆的示意圖，用于可調藥物負載、緩釋和選擇性細胞歸宿以重新內皮化。（D）納米涂層改性三維生物打印支架的制備過程示意圖。
圖7.（A）殼聚糖在ePTFE表面的固定化反應圖示。（B）具有生物活性的聚（1,8-辛二醇-共聚-檸檬酸鹽）-肝素ePTFE血管移植物的示意圖。（C）通過自由基相互作用共價固定肝素、CD47和SDF-1α以及SDF-1α通過親和結合與肝素結合的示意圖。（D）PTFE的逐步表面改性，包括O2等離子體處理、多巴胺涂層、聚乙烯亞胺（PEI）固定、RGD或RGD/肝素接枝等。
圖8.（A）受貽貝啟發的多巴胺涂層表面化學。（B）PDA涂層PCL納米纖維上細胞粘附的示意圖。（C）聚多巴胺介導的生物活性分子在可作為功能化血管移植物材料的PLCL膜上固定的示意圖。（D）使用聚多巴胺涂層方法的表面改性示意圖。（E）負載SePEI和REDV的血管移植物的構建，用于催化NO的生成和快速內皮化。
圖9.（A）靜電紡絲TPU /絲素蛋白雜化移植物的周向拉伸試驗的典型應力-應變曲線。（B）無預拉伸樣品的應力-應變曲線（黑色）和預拉伸樣品的加載-卸載應力-應變曲線（紅色），包括豬主腹的軸向取向和應力-應變曲線。（C）三層血管移植物的機械性能，包括周向拉伸性能的測量方法以及PAM水凝膠、編織絲、電紡TPU、絲素/PAM和絲素/PAM/TPU血管移植物的循環拉伸性能。
圖10.用于血管組織工程的仿生生物反應器。
圖11.內皮細胞的動脈特異性功能表征。（A）NO產量測試。（B）耗氧率。（C）剪應力響應。（D）細胞長度與寬度之比。（E）白細胞（圓形細胞）粘附測定。（F）每單位面積的白細胞數目。
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