Material para vasos sanguíneos artificiais

O sistema circulatório do sangue humano inclui três partes: sangue, vasos sanguíneos e coração. Os vasos sanguíneos servem como pontes para conectar os órgãos e o coração em série e fornecem canais para o fluxo de sangue para transportar nutrientes para várias partes do corpo. Por isso, muitas vezes eles são chamados coletivamente de sistema cardiovascular. As lesões que ocorrem nessas áreas são chamadas de doenças cardiovasculares. A doença cardiovascular é a doença mais comum que ameaça a saúde humana, e sua incidência ocupa o primeiro lugar entre as várias doenças no mundo. Atualmente, ocorrem cerca de 2,6 milhões de mortes por doenças cardiovasculares e cerebrovasculares em meu país a cada ano, com uma média de cerca de 300 mortes por hora. À medida que a população do nosso país envelhece, a incidência, a recorrência e a mortalidade dessas doenças continuarão a aumentar. Isso tem causado um pesado ônus econômico e espiritual para a sociedade e a família.

As causas das doenças cardiovasculares são divididas principalmente em duas categorias:

1. As alterações patológicas da função dos vasos sanguíneos causadas pelo envelhecimento fisiológico dos órgãos humanos.

Por exemplo, a aterosclerose leva ao estreitamento e à oclusão das artérias, a derrames causados pela aterosclerose da carótida, a doenças cardíacas causadas pela aterosclerose coronariana etc. Essas doenças ocorrem principalmente em idosos;

2. Doença vascular causada por lesão ou doença do tecido humano.

Por exemplo, o corte com ferramentas afiadas leva a danos e ruptura de artérias e veias, aneurisma da aorta renal, aneurisma ilíaco e vasodilatação causada pela expansão do aneurisma da aorta torácica descendente. Quando os vasos sanguíneos não podem funcionar normalmente devido à arteriosclerose, ao envelhecimento ou a danos, são necessários procedimentos cirúrgicos como transplante, bypass ou intervenção para usar substitutos de vasos sanguíneos para tratamento.

Um material ideal para vasos sanguíneos artificiais, como um implante permanente para o corpo humano, deve primeiramente ter boa biocompatibilidade, inclusive:

1. Não pode causar imunidade anormal, rejeição e reações alérgicas;

2. Nenhuma reação adversa à função de crescimento celular, nenhum efeito teratogênico ou de geminação;

3. Não é tóxico, não danifica os tecidos vizinhos, não induz tumores, não causa coagulação, hemólise, desnaturação das proteínas do sangue e danos às plaquetas, etc;

4. É quimicamente inerte, não causa desnaturação devido à influência do sangue e dos fluidos corporais e não apresenta biodegradação anormal que leve à perda de resistência;

5. Após o implante, a função do material não será danificada, não será afetada pela influência biológica e pelo envelhecimento, poderá suportar alterações físicas causadas por exercícios e não absorverá sedimentos.

6. Em segundo lugar, para poder suportar a força recebida durante e após o implante, garantir a permeabilidade dos vasos sanguíneos a longo prazo e suportar a pressão pulsante periódica causada pela pressão sistólica e diastólica, o enxerto também deve ter propriedades mecânicas correspondentes, resistência suficiente à fadiga e o vaso sanguíneo artificial deve ser semelhante ao vaso sanguíneo substituído.

A anastomose entre o vaso sanguíneo artificial e o vaso sanguíneo hospedeiro é feita por suturas. Portanto, o vaso sanguíneo artificial deve ter uma certa resistência de costura para garantir que a borda possa suportar a carga de tração da linha cirúrgica durante a operação de transplante e não se rompa nem se solte.

O produto acabado do vaso sanguíneo artificial deve ter vários formatos e tamanhos, pode ser esterilizado e é fácil de manusear e suturar durante a cirurgia. Seu tamanho e forma devem ser estáveis, resistentes à tração, flexão e compressão, e podem retornar rapidamente à sua forma original após serem deformados por força externa. A superfície externa do vaso sanguíneo artificial deve ter um certo grau de rugosidade para facilitar a fixação e o crescimento das células adjacentes. Ao mesmo tempo, a parede do tubo deve ter uma porosidade adequada, o que pode não apenas impedir a penetração do sangue, mas também permitir a passagem de pequenas moléculas.

Em resumo, para vasos sanguíneos artificiais. Os materiais usados devem ter os seguintes requisitos básicos:

(1) O material deve ter resistência mecânica suficiente e ser absolutamente seguro para suportar a pulsação da pressão arterial por um longo período;

(2) O material tem boa biocompatibilidade e propriedades anticoagulantes;

(3) O material tem a capacidade de resistir à adesão bacteriana e evitar infecções;

(4) A flexibilidade e a elasticidade do material são compatíveis com o vaso sanguíneo humano;

(5) O material é poroso para facilitar o crescimento das células endoteliais;

(6) Fácil operação.

Atualmente, os materiais para vasos sanguíneos artificiais usados na medicina clínica incluem principalmente poliéster, politetrafluoretileno, poliuretano e seda natural. Entre eles, o material de seda de amoreira natural pura não é estável o suficiente devido ao seu encolhimento em espiral, o que pode facilmente causar colapso vascular e má retenção da forma. Ele não é mais usado sozinho na prática clínica.

Quando o poliéster é usado como material biomédico, suas propriedades biomecânicas, estabilidade química e biocompatibilidade são melhores do que outros materiais poliméricos, mas sua compatibilidade com o sangue é ruim, a superfície é fácil de coagular e sua decomposição é ruim, e é difícil ser completamente decomposto e digerido pelo corpo. absorver. O material de poliéster tem uma superfície lisa, moléculas internas bem organizadas, boa resistência ao desgaste e à luz, resistência à corrosão ácida e alcalina, alta resistência, boa elasticidade, resistência ao calor e estabilidade térmica melhores do que outras fibras sintéticas. Devido à estrutura molecular simétrica e à alta cristalinidade, não há nenhum grupo de alta polaridade na estrutura macromolecular, de modo que a hidrofilicidade e a absorção de umidade são fracas. Embora a estrutura pouco hidrofílica tenha alta permeabilidade aos fluidos do corpo humano, ela pode limitar a direção do fluido do tecido. O material penetra no interior, mas é fácil causar reações adversas, como coagulação e trombose.

Quando os vasos sanguíneos artificiais de Dacron entram em contato com o sangue, além da adsorção de proteínas solúveis pela parede do tubo, a adesão de plaquetas, a formação de coágulos e a intervenção da fibrina se tornarão uma nova interface na cavidade do material do enxerto.

Essa interface especial de fluxo sanguíneo não só não favorece a cicatrização do tecido, como também é uma superfície fluida propensa a trombose, e o risco de uso prolongado em baixas taxas de fluxo sanguíneo é maior. Portanto, o vaso sanguíneo artificial de poliéster é adequado para a substituição de grandes vasos sanguíneos, mas não é o melhor material para a substituição de pequenos vasos sanguíneos no corpo.

O PTFE tem excelente resistência química, resistência a altas e baixas temperaturas, resistência ao envelhecimento, baixo atrito, propriedades dielétricas, propriedades antiaderentes e inércia fisiológica, o que faz com que seja usado em muitos campos, como indústria química, maquinário, elétrica, construção e tratamento médico. Tornou-se um material especial indispensável. Devido à sua excelente biocompatibilidade, raramente produz coágulos sanguíneos e é adequado para ser implantado em vasos sanguíneos artificiais humanos. Eles podem ser combinados com tecidos humanos por um longo período, têm boa permeabilidade ao sangue e possuem uma estrutura microporosa que permite que os tecidos naturais cresçam e se desenvolvam. Metabolismo celular. Nos vasos sanguíneos artificiais de diâmetro médio e pequeno, no passado, o politetrafluoroetileno expandido moldado integralmente (ePTFE) era usado principalmente.

Os materiais de poliuretano (PU) têm atraído muita atenção nos últimos anos porque têm boa complacência e elasticidade, além de excelentes propriedades antitrombóticas. Em comparação com os vasos sanguíneos de ePTFE, os experimentos mostram que os vasos sanguíneos de PU realizam a endotelização em um tempo mais curto, e a espessura da neoíntima é obviamente maior do que a dos vasos sanguíneos de ePTFE. O poliuretano tem alta elasticidade, alto módulo e boa compatibilidade com o sangue. Como material protético, ele pode ser compatível com a artéria hospedeira. Embora o poliuretano tenha um certo grau de hidrólise e possa ocorrer calcificação dentro e fora do material, o que afeta a elasticidade, ele ainda é um material ideal para vasos sanguíneos artificiais de pequeno diâmetro.

Atualmente, os vasos sanguíneos artificiais de grande calibre obtiveram bons resultados em aplicações clínicas, mas os vasos sanguíneos artificiais de pequeno calibre não conseguiram atender aos requisitos de uso clínico devido à formação de trombos e se tornaram o foco das pesquisas no campo vascular. Com o aprofundamento da pesquisa, diversos materiais naturais e sintéticos começaram a ser usados em vasos sanguíneos artificiais de pequeno calibre, como a modificação da superfície de materiais como o poliéster, o uso de materiais compostos e a aplicação da tecnologia de tecelagem multicamada. Alguns pesquisadores usam a tecnologia de implantação de células endoteliais para endotelizar vasos sanguíneos artificiais, ou seja, células endoteliais vasculares autólogas são plantadas na parede do lúmen de vasos sanguíneos artificiais. Após a cultura do tecido, forma-se uma superfície de cavidade endotelial para aumentar a capacidade antitrombótica e desenvolver uma nova forma de pesquisa de vasos sanguíneos artificiais.

Atualmente, os vasos sanguíneos artificiais não podem substituir perfeitamente os vasos sanguíneos biológicos, mas a origem dos vasos sanguíneos biológicos e a rejeição de corpos estranhos limitam sua aplicação em larga escala. Portanto, os vasos sanguíneos artificiais sempre serão um material importante para o tratamento de doenças vasculares. Agora, a pesquisa de materiais sobre vasos sanguíneos artificiais está cada vez mais inclinada à bioquímica e à composição com diversos materiais para torná-los mais semelhantes aos organismos, ou para orientar os organismos a desenvolver novos vasos sanguíneos, de modo a obter efeitos de tratamento semelhantes aos dos vasos sanguíneos biológicos.

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Este artigo foi escrito pelo Departamento de P&D da Longchang Chemical. Se você precisar copiar e reimprimir, indique a fonte