《Acta Biomaterialia》：Biomechanical insights into the development and optimization of small-diameter vascular grafts
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本文聚焦小直径血管移植物（SDVGs），其临床应用受急性血栓、内膜增生（IH）等并发症限制。文中探讨了 SDVGs 失败的生物力学因素，介绍机械性能评估标准与方法，提出基于生物力学原理的优化策略，为 SDVGs 临床转化提供思路。
引言
心血管疾病（CVD）已成为全球发病率和死亡率最高的疾病。目前，自体血管是小直径血管移植物（SDVGs，内径≤6 mm）的金标准，但存在供应不足和感染风险等问题。人工血管移植物如膨体聚四氟乙烯（ePTFE）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET），用于 SDVGs 时因急性血栓和内膜增生（IH）等并发症，临床效果不佳。
过去三十年，组织工程和再生医学发展迅速，研究人员开发出多种模仿天然动脉的 SDVGs，在动物模型中取得一定成果，但距离临床广泛应用仍有挑战。IH，尤其是血管吻合处的 IH，仍是未解决的难题。生物力学因素在血管再生中的关键作用逐渐受到关注，血流动力学和 SDVGs 与天然血管组织的顺应性匹配是影响 SDVGs 植入后通畅性的关键因素 。然而，目前对血管移植物生物力学因素的研究较少，仅占相关研究的约 1%，因此需要更多关注血管移植物的生物力学优化设计。
当前临床试验
SDVGs 的主要临床应用包括冠心病、外周动脉疾病（PAD）、血管创伤修复、终末期肾病（ESRD）需血液透析通路构建以及小儿心脏病等。目前，多数临床试验聚焦于使用 SDVGs 构建血液透析通路，因其安全性较高，尤其在产品可靠性尚未完全确立时。但目前仅有少数公司开展了人体临床试验。
SDVGs 失败的机械因素
SDVGs 长期通畅率低是其临床应用的主要障碍。失败因素包括早期的急性血栓和感染、中期的 IH、晚期的血管钙化。虽然在临床试验中不常见，但机械强度不足也是一个重要且可能致命的因素。血栓形成和 IH 导致的狭窄是 SDVGs 失败的主要原因。
SDVGs 的机械表征
对 SDVGs 进行机械测试的主要目的是评估其机械强度、抗扭结性和顺应性，以评估因机械因素导致移植物失败的风险。机械强度主要通过单轴拉伸测试、爆破压力测试和缝线保持力测试来表征。抗扭结性通常也被视为机械强度的一个方面，尽管扭结形成不会直接导致移植物破裂。
SDVGs 的优化设计
SDVGs 的潜在临床应用仍不确定。鉴于生物力学在 SDVGs 植入后性能中的基础作用，从生物力学角度优化其设计是一条有前景的发展途径。天然动脉具有复杂的机械性能，能够动态适应机械应力变化。因此，将这些生物力学特性融入 SDVGs 设计至关重要。
结论
在心血管医学领域，开发 SDVGs 仍然是一项重大挑战。大中直径移植物在主动脉置换中取得了成功，但 SDVGs 因高再狭窄率限制了其临床应用。血管移植物内的血流动力学，尤其是在吻合处，对移植物的通畅性至关重要。机械因素是 SDVGs 长期通畅性的关键决定因素。深入了解体内机械作用对细胞的影响，有助于开发出具有更好性能的 SDVGs，推动其临床转化。
