Matériau pour vaisseaux sanguins artificiels

Le système circulatoire humain comprend trois parties : le sang, les vaisseaux sanguins et le cœur. Les vaisseaux sanguins servent de ponts pour relier les organes et le cœur en série, et fournissent des canaux pour la circulation du sang afin de transporter les nutriments vers les différentes parties du corps. C'est pourquoi ils sont souvent désignés collectivement sous le nom de système cardiovasculaire. Les lésions qui surviennent dans ces zones sont appelées maladies cardiovasculaires. Les maladies cardiovasculaires sont les maladies les plus courantes qui menacent la santé humaine, et leur incidence se situe au premier rang des maladies dans le monde. À l'heure actuelle, environ 2,6 millions de décès sont dus à des maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires dans mon pays chaque année, avec une moyenne d'environ 300 décès par heure. Avec le vieillissement de la population de notre pays, l'incidence, la récurrence et la mortalité de ces maladies continueront d'augmenter. Elles représentent un lourd fardeau économique et spirituel pour la société et les familles.

Les causes des maladies cardiovasculaires sont principalement divisées en deux catégories :

1. Les changements pathologiques de la fonction des vaisseaux sanguins causés par le vieillissement physiologique des organes humains.

Par exemple, l'athérosclérose entraîne le rétrécissement et l'occlusion des artères, les accidents vasculaires cérébraux causés par l'athérosclérose carotidienne, les maladies cardiaques causées par l'athérosclérose coronarienne, etc. Ces maladies touchent principalement les personnes âgées ;

2. Maladie vasculaire causée par une lésion ou une maladie du tissu humain.

Par exemple, le fait de couper avec des outils tranchants entraîne des lésions et des ruptures d'artères et de veines, un anévrisme de l'aorte rénale, un anévrisme iliaque et une vasodilatation causée par l'expansion de l'anévrisme de l'aorte thoracique descendante. Lorsque les vaisseaux sanguins ne peuvent plus fonctionner normalement en raison de l'artériosclérose, du vieillissement ou de lésions, des procédures chirurgicales telles que la transplantation, le pontage ou l'intervention sont nécessaires pour utiliser des substituts de vaisseaux sanguins pour le traitement.

Un matériau idéal pour les vaisseaux sanguins artificiels, en tant qu'implant permanent pour le corps humain, doit tout d'abord présenter une bonne biocompatibilité, notamment :

1. Ne peut pas provoquer d'immunité anormale, de rejet et de réactions allergiques ;

2. Pas d'effet indésirable sur la fonction de croissance cellulaire, pas d'effet tératogène ou de gémellité ;

3. Il est non toxique, n'endommage pas les tissus voisins, n'induit pas de tumeurs, ne provoque pas de coagulation, d'hémolyse, de dénaturation des protéines sanguines, et n'endommage pas les plaquettes, etc ;

4. Il est chimiquement inerte, ne provoque pas de dénaturation sous l'influence du sang et des fluides corporels et ne présente pas de biodégradation anormale entraînant une perte de résistance ;

5. Après l'implantation, la fonction du matériau ne sera pas endommagée, ne sera pas affectée par l'influence biologique et le vieillissement, pourra résister aux changements physiques causés par l'exercice et n'absorbera pas de sédiments.

6. Deuxièmement, pour pouvoir résister à la force reçue pendant et après l'implantation, assurer la perméabilité à long terme des vaisseaux sanguins et résister à la pression pulsée périodique causée par la pression systolique et diastolique, le greffon doit également avoir des propriétés mécaniques correspondantes, une résistance à la fatigue suffisante et le vaisseau sanguin artificiel doit être similaire au vaisseau sanguin remplacé.

L'anastomose entre le vaisseau sanguin artificiel et le vaisseau sanguin hôte est réalisée par des sutures. Par conséquent, le vaisseau sanguin artificiel doit présenter une certaine solidité de couture afin que le bord puisse résister à la charge de traction du fil chirurgical pendant l'opération de transplantation, et qu'il ne se brise ni ne se détache.

Le produit fini du vaisseau sanguin artificiel doit avoir des formes et des tailles variées, être stérilisable et facile à manipuler et à suturer pendant l'intervention chirurgicale. Sa taille et sa forme doivent être stables, résistantes à la traction, à la flexion et à la compression, et peuvent reprendre rapidement leur forme initiale après avoir été déformées par une force extérieure. La surface extérieure du vaisseau sanguin artificiel doit présenter un certain degré de rugosité pour faciliter la fixation et la croissance des cellules environnantes. Dans le même temps, la paroi du tube doit présenter une porosité appropriée, qui peut non seulement empêcher la pénétration du sang, mais aussi permettre le passage de petites molécules.

En résumé, pour les vaisseaux sanguins artificiels. Les matériaux utilisés doivent répondre aux exigences de base suivantes :

(1) Le matériau doit avoir une résistance mécanique suffisante et être absolument sûr pour résister aux pulsations de la pression artérielle pendant une longue période ;

(2) Le matériau présente de bonnes propriétés de biocompatibilité et d'anticoagulation ;

(3) Le matériau est capable de résister à l'adhésion bactérienne et de prévenir l'infection ;

(4) La flexibilité et l'élasticité du matériau correspondent à celles des vaisseaux sanguins humains ;

(5) Le matériau est poreux pour faciliter la croissance des cellules endothéliales ;

(6) Facilité d'utilisation.

À l'heure actuelle, les matériaux pour vaisseaux sanguins artificiels utilisés en médecine clinique comprennent principalement le polyester, le polytétrafluoroéthylène, le polyuréthane et la soie naturelle. Parmi eux, la soie de mûrier naturelle pure n'est pas suffisamment stable en raison de son rétrécissement en spirale, qui peut facilement provoquer un affaissement vasculaire et une mauvaise conservation de la forme. Il n'est plus utilisé seul dans la pratique clinique.

Lorsque le polyester est utilisé comme matériau biomédical, ses propriétés biomécaniques, sa stabilité chimique et sa biocompatibilité sont meilleures que celles d'autres matériaux polymères, mais sa compatibilité sanguine est médiocre, sa surface est facile à coaguler, sa décomposabilité est médiocre et il est difficile d'être complètement décomposé et digéré par le corps. absorber. Le polyester a une surface lisse, des molécules internes étroitement agencées, une bonne résistance à l'usure et à la lumière, une résistance à la corrosion acide et alcaline, une grande solidité, une bonne élasticité, une résistance à la chaleur et une stabilité thermique supérieures à celles des autres fibres synthétiques. En raison de la structure moléculaire symétrique et de la haute cristallinité, il n'y a pas de groupe à haute polarité dans la structure macromoléculaire, de sorte que l'hydrophilie et l'absorption de l'humidité sont faibles. Bien que la structure faiblement hydrophile ait une perméabilité élevée aux fluides du corps humain, elle peut limiter la direction du fluide tissulaire. Le matériau pénètre à l'intérieur, mais il est facile de provoquer des réactions indésirables telles que la coagulation et la thrombose.

Lorsque les vaisseaux sanguins artificiels en Dacron entrent en contact avec le sang, outre l'adsorption des protéines solubles par la paroi du tube, l'adhésion des plaquettes, la formation de caillots et l'intervention de la fibrine deviendront une nouvelle interface dans la cavité du matériau de greffe.

Cette interface spéciale de circulation sanguine n'est non seulement pas propice à la cicatrisation des tissus, mais elle constitue également une surface fluide sujette à la thrombose, et le risque d'une utilisation à long terme à de faibles débits sanguins est plus élevé. Par conséquent, le vaisseau sanguin artificiel en polyester est adapté au remplacement des gros vaisseaux sanguins, mais ce n'est pas le meilleur matériau pour remplacer les petits vaisseaux sanguins du corps.

Le PTFE présente une excellente résistance chimique, une résistance aux hautes et basses températures, une résistance au vieillissement, une faible friction, des propriétés diélectriques, des propriétés anti-adhérentes et une inertie physiologique, ce qui lui permet d'être utilisé dans de nombreux domaines tels que l'industrie chimique, la machinerie, l'électricité, la construction et le traitement médical. Devenir un matériau spécial indispensable. Grâce à son excellente biocompatibilité, il produit rarement des caillots sanguins et convient à l'implantation de vaisseaux sanguins artificiels chez l'homme. Ils peuvent être combinés avec des tissus humains pendant une longue période, ont une bonne perméabilité au sang et une structure microporeuse qui permet aux tissus naturels de croître et de se développer. Métabolisme cellulaire. Dans le passé, le polytétrafluoroéthylène expansé moulé intégralement (ePTFE) était principalement utilisé pour les vaisseaux sanguins artificiels de petit et moyen diamètres.

Les matériaux en polyuréthane (PU) ont suscité beaucoup d'intérêt ces dernières années car ils ont une bonne compliance et une bonne élasticité et possèdent d'excellentes propriétés anti-thrombotiques. Par rapport aux vaisseaux sanguins en ePTFE, les expériences montrent que les vaisseaux sanguins en PU s'endothélialisent plus rapidement et que l'épaisseur de la néointima est manifestement plus importante que celle des vaisseaux sanguins en ePTFE. Le polyuréthane possède une grande élasticité, un module élevé et une bonne compatibilité sanguine. En tant que matériau prothétique, il peut être compatible avec l'artère hôte. Bien que le polyuréthane présente un certain degré d'hydrolyse et qu'une calcification puisse se produire à l'intérieur et à l'extérieur du matériau, ce qui affecte l'élasticité, il reste un matériau idéal pour les vaisseaux sanguins artificiels de petit diamètre.

À l'heure actuelle, les vaisseaux sanguins artificiels de grand calibre ont obtenu de bons résultats dans les applications cliniques, mais les vaisseaux sanguins artificiels de petit calibre n'ont pas pu répondre aux exigences de l'utilisation clinique en raison de la formation de thrombus, et sont devenus le centre d'intérêt de la recherche dans le domaine vasculaire. Avec l'approfondissement de la recherche, divers matériaux naturels et synthétiques ont commencé à être utilisés dans les vaisseaux sanguins artificiels de petit calibre, comme la modification de la surface de matériaux tels que le polyester, l'utilisation de matériaux composites et l'application de la technologie de tissage multicouche. Certains chercheurs utilisent la technologie d'implantation de cellules endothéliales pour endothélialiser les vaisseaux sanguins artificiels, c'est-à-dire que des cellules endothéliales vasculaires autologues sont implantées sur la paroi de la lumière des vaisseaux sanguins artificiels. Après culture des tissus, elles forment une surface de cavité endothéliale pour améliorer la capacité anti-thrombotique et développer une nouvelle méthode de recherche sur les vaisseaux sanguins artificiels.

À l'heure actuelle, les vaisseaux sanguins artificiels ne peuvent pas remplacer parfaitement les vaisseaux sanguins biologiques, mais la source des vaisseaux sanguins biologiques et le rejet des corps étrangers limitent leur application à grande échelle. Par conséquent, les vaisseaux sanguins artificiels resteront toujours un matériau important pour le traitement des maladies vasculaires. Aujourd'hui, la recherche sur les vaisseaux sanguins artificiels s'oriente de plus en plus vers la biochimie et le mélange de divers matériaux pour les rendre plus semblables aux organismes, ou pour guider les organismes dans la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins, afin d'obtenir des effets thérapeutiques similaires à ceux des vaisseaux sanguins biologiques.

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