Künstliches Blutgefäßmaterial

Das menschliche Blutkreislaufsystem besteht aus drei Teilen: Blut, Blutgefäße und Herz. Die Blutgefäße dienen als Brücken, um die Organe und das Herz miteinander zu verbinden, und stellen Kanäle für den Blutfluss dar, um Nährstoffe zu den verschiedenen Teilen des Körpers zu transportieren. Daher werden sie oft als kardiovaskuläres System bezeichnet. Läsionen, die in diesen Bereichen auftreten, werden als Herz-Kreislauf-Erkrankungen bezeichnet. Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigsten Krankheiten, die die menschliche Gesundheit bedrohen, und ihre Häufigkeit steht weltweit an erster Stelle unter den verschiedenen Krankheiten. Gegenwärtig sterben in meinem Land jährlich etwa 2,6 Millionen Menschen an Herz-Kreislauf- und zerebrovaskulären Erkrankungen, im Durchschnitt etwa 300 Menschen pro Stunde. Da die Bevölkerung unseres Landes immer älter wird, werden die Inzidenz, das Wiederauftreten und die Sterblichkeit dieser Krankheiten weiter zunehmen. Sie stellen eine schwere wirtschaftliche und seelische Belastung für die Gesellschaft und die Familien dar.

Die Ursachen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt:

1. Die pathologischen Veränderungen der Blutgefäßfunktion, die durch die physiologische Alterung der menschlichen Organe verursacht werden.

Atherosklerose führt beispielsweise zur Verengung und zum Verschluss von Arterien, zu Schlaganfällen aufgrund von Atherosklerose der Halsschlagader, zu Herzerkrankungen aufgrund von koronarer Atherosklerose usw. Diese Krankheiten treten meist bei älteren Menschen auf;

2. Gefäßerkrankungen, die durch eine Schädigung oder Erkrankung des menschlichen Gewebes verursacht werden.

So führt beispielsweise das Schneiden mit scharfen Werkzeugen zur Beschädigung und Ruptur von Arterien und Venen, zum Nieren-Aorten-Aneurysma, zum Iliakal-Aneurysma und zur Vasodilatation durch die Ausdehnung des deszendierenden thorakalen Aorten-Aneurysmas. Wenn Blutgefäße aufgrund von Arteriosklerose, Alterung oder Beschädigung nicht mehr normal funktionieren können, sind chirurgische Verfahren wie Transplantation, Bypass oder Intervention erforderlich, um Blutgefäßersatzstoffe zur Behandlung einzusetzen.

Ein ideales künstliches Blutgefäßmaterial als dauerhaftes Implantat für den menschlichen Körper muss zunächst eine gute Biokompatibilität aufweisen:

1. Kann keine abnorme Immunität, Abstoßung und allergische Reaktionen verursachen;

2. Keine Beeinträchtigung der Zellwachstumsfunktion, keine teratogene Wirkung oder Zwillingsbildung;

3. Es ist ungiftig, schädigt keine benachbarten Gewebe, induziert keine Tumore, verursacht keine Gerinnung, Hämolyse, Denaturierung von Blutproteinen und schädigt Blutplättchen, etc;

4. Es ist chemisch inert, verursacht keine Denaturierung durch den Einfluss von Blut und Körperflüssigkeiten und weist keinen anormalen biologischen Abbau auf, der zu einem Verlust der Festigkeit führt;

5. Nach der Implantation wird die Funktion des Materials nicht beschädigt, wird nicht durch biologische Einflüsse und Alterung beeinträchtigt, kann körperlichen Veränderungen durch Bewegung widerstehen und wird nicht absorbieren Sediment.

6. Zweitens sollte das Transplantat, um den während und nach der Implantation auftretenden Kräften standhalten zu können, die langfristige Durchgängigkeit der Blutgefäße zu gewährleisten und dem durch den systolischen und diastolischen Druck verursachten periodisch pulsierenden Druck standhalten zu können, auch entsprechende mechanische Eigenschaften und eine ausreichende Ermüdungsfestigkeit aufweisen, und das künstliche Blutgefäß sollte dem ersetzten Blutgefäß ähnlich sein.

Die Anastomose zwischen dem künstlichen Blutgefäß und dem Wirtsblutgefäß wird durch Nähte hergestellt. Daher muss das künstliche Blutgefäß eine bestimmte Nahtstärke aufweisen, damit der Rand der Zugbelastung durch den chirurgischen Faden während der Transplantation standhält und weder bricht noch sich löst.

Das Endprodukt eines künstlichen Blutgefäßes muss verschiedene Formen und Größen haben, sterilisierbar sein und sich bei Operationen leicht handhaben und nähen lassen. Seine Größe und Form müssen stabil, zug-, biege- und druckfest sein und schnell in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, nachdem sie durch äußere Kräfte verformt wurden. Die äußere Oberfläche des künstlichen Blutgefäßes sollte einen gewissen Grad an Rauheit aufweisen, um das Anhaften und Wachstum der umgebenden Zellen zu erleichtern. Gleichzeitig sollte die Wand des Röhrchens eine geeignete Porosität aufweisen, die nicht nur das Eindringen von Blut verhindert, sondern auch den Durchtritt kleiner Moleküle ermöglicht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für künstliche Blutgefäße. Die verwendeten Materialien müssen die folgenden grundlegenden Anforderungen erfüllen:

(1) Das Material sollte eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und absolut sicher sein, um den Pulsationen des Blutdrucks über einen langen Zeitraum standzuhalten;

(2) Das Material hat gute biokompatible und gerinnungshemmende Eigenschaften;

(3) Das Material ist in der Lage, der Anhaftung von Bakterien zu widerstehen und Infektionen zu verhindern;

(4) Die Flexibilität und Elastizität des Materials entspricht dem menschlichen Blutgefäß;

(5) Das Material ist porös, um das Wachstum von Endothelzellen zu erleichtern;

(6) Einfache Bedienung.

Derzeit werden in der klinischen Medizin hauptsächlich Polyester, Polytetrafluorethylen, Polyurethan und Naturseide als künstliche Blutgefäße verwendet. Unter ihnen ist das Material aus reiner Maulbeerseide nicht stabil genug, da es spiralförmig schrumpft, was leicht zu einem Gefäßkollaps und einer schlechten Formbeständigkeit führen kann. Es wird in der klinischen Praxis nicht mehr allein verwendet.

Wenn Polyester als biomedizinisches Material verwendet wird, sind seine biomechanischen Eigenschaften, seine chemische Stabilität und seine Biokompatibilität besser als die anderer Polymermaterialien, aber seine Blutverträglichkeit ist schlecht, die Oberfläche ist leicht zu koagulieren, und seine Zersetzbarkeit ist schlecht, und es ist schwierig, vollständig zersetzt und vom Körper verdaut zu werden. Das Polyestermaterial hat eine glatte Oberfläche, dicht angeordnete innere Moleküle, gute Verschleißfestigkeit und Lichtbeständigkeit, Säure- und Laugenkorrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, gute Elastizität, Wärmebeständigkeit und thermische Stabilität sind besser als andere synthetische Fasern. Aufgrund der symmetrischen Molekularstruktur und der hohen Kristallinität gibt es keine hochpolaren Gruppen in der makromolekularen Struktur, so dass die Hydrophilie und die Feuchtigkeitsaufnahme gering sind. Obwohl die niedrig-hydrophile Struktur eine hohe Durchlässigkeit für menschliche Körperflüssigkeiten aufweist, kann sie die Richtung der Gewebeflüssigkeit begrenzen. Das Material dringt ins Innere ein, kann aber leicht unerwünschte Reaktionen wie Gerinnung und Thrombose hervorrufen.

Wenn künstliche Blutgefäße aus Dacron mit Blut in Berührung kommen, werden neben der Adsorption löslicher Proteine durch die Schlauchwand auch die Adhäsion von Blutplättchen, die Bildung von Blutgerinnseln und die Intervention von Fibrin zu einer neuen Schnittstelle im Hohlraum des Transplantatmaterials.

Diese spezielle Blutflussschnittstelle ist nicht nur der Gewebeheilung nicht förderlich, sie ist auch eine Flüssigkeitsoberfläche, die anfällig für Thrombose ist, und das Risiko einer langfristigen Verwendung bei niedrigen Blutflussraten ist höher. Daher eignet sich das künstliche Blutgefäß aus Polyester zwar für den Ersatz großer Blutgefäße, ist aber nicht das beste Material für den Ersatz kleiner Blutgefäße im Körper.

PTFE verfügt über eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen, Alterungsbeständigkeit, geringe Reibung, dielektrische Eigenschaften, Antihafteigenschaften und physiologische Inertheit, so dass es in vielen Bereichen wie der chemischen Industrie, dem Maschinenbau, der Elektrotechnik, dem Bauwesen und der medizinischen Behandlung eingesetzt wird. Es wird zu einem unverzichtbaren Spezialmaterial. Aufgrund seiner ausgezeichneten Biokompatibilität bildet es kaum Blutgerinnsel und eignet sich für die Implantation in menschliche künstliche Blutgefäße. Sie können lange Zeit mit menschlichem Gewebe kombiniert werden, haben eine gute Blutdurchlässigkeit und eine mikroporöse Struktur, die das Wachstum von natürlichem Gewebe ermöglicht. Zellstoffwechsel. Bei den künstlichen Blutgefäßen mit mittlerem und kleinem Durchmesser wurde in der Vergangenheit meist das integral geformte expandierte Polytetrafluorethylen (ePTFE) verwendet.

Polyurethan (PU)-Materialien haben in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da sie eine gute Nachgiebigkeit und Elastizität aufweisen und hervorragende antithrombotische Eigenschaften besitzen. Im Vergleich zu ePTFE-Blutgefäßen zeigen Experimente, dass PU-Blutgefäße in kürzerer Zeit endothelialisieren, und die Dicke der Neointima ist deutlich dicker als bei ePTFE-Blutgefäßen. Polyurethan hat eine hohe Elastizität, einen hohen Modul und eine gute Blutverträglichkeit. Als prothetisches Material kann es mit der Wirtsarterie kompatibel sein. Obwohl Polyurethan einen gewissen Grad an Hydrolyse aufweist und Verkalkungen innerhalb und außerhalb des Materials auftreten können, was die Elastizität beeinträchtigt, ist es dennoch ein ideales Material für künstliche Blutgefäße mit kleinem Durchmesser.

Derzeit haben großkalibrige künstliche Blutgefäße gute Ergebnisse in der klinischen Anwendung erzielt, aber kleinkalibrige künstliche Blutgefäße konnten die Anforderungen des klinischen Einsatzes aufgrund von Thrombenbildung nicht erfüllen und sind zum Schwerpunkt der Forschung im Bereich der Gefäße geworden. Mit der Vertiefung der Forschung wurden verschiedene natürliche und synthetische Materialien für künstliche Blutgefäße mit kleinem Durchmesser verwendet, z. B. die Oberflächenmodifikation von Materialien wie Polyester, die Verwendung von Verbundwerkstoffen und die Anwendung der Mehrschicht-Webtechnik. Einige Forscher verwenden die Endothelzell-Implantationstechnologie, um künstliche Blutgefäße zu endothelialisieren, d.h. autologe vaskuläre Endothelzellen werden auf die Lumenwand künstlicher Blutgefäße gepflanzt. Nach der Gewebekultur bildet sich eine endotheliale Hohlraumoberfläche, um die antithrombotische Fähigkeit zu verbessern und eine neue Art der Forschung an künstlichen Blutgefäßen zu entwickeln.

Gegenwärtig können künstliche Blutgefäße biologische Blutgefäße nicht vollständig ersetzen, aber die Herkunft der biologischen Blutgefäße und die Abstoßung von Fremdkörpern schränken ihre Anwendung in großem Umfang ein. Daher werden künstliche Blutgefäße immer ein wichtiges Material für die Behandlung von Gefäßkrankheiten sein. Die Materialforschung zu künstlichen Blutgefäßen geht immer mehr in Richtung Biochemie und Verbindung mit einer Vielzahl von Materialien, um sie den Organismen ähnlicher zu machen oder die Organismen dazu zu bringen, neue Blutgefäße wachsen zu lassen, um so ähnliche Behandlungseffekte wie bei biologischen Blutgefäßen zu erzielen.

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