电纺双层血管移植物:PCL-PLA共混材料增强细胞活性与可控降解性能

【字体: 时间:2025年08月25日 来源:Polymer Engineering & Science 3.2

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  为解决小直径组织工程血管移植物面临的机械性能不稳定、内皮化不良及远期狭窄等问题,研究人员通过静电纺丝技术开发了具有仿生结构的双层纤维移植物。该研究采用PLA、PCL和PLCL聚合物构建内层随机纤维(R)与外层径向取向纤维(O)的双层结构,显著促进HUVECs和HA-VSMCs的增殖(14天时细胞活性显著提升),并调控PECAM1、TGF-β1等基因表达。降解实验显示PLCL支架3个月完全降解,而PCL/PLA材料12个月后仍保留30%质量,为血管再生医学提供了新型功能性材料策略。

  

小直径人工血管常因机械强度不足、内皮细胞(EC)覆盖不全引发血栓和内膜增生。这项突破性研究通过静电纺丝技术,巧妙设计出仿天然血管的双层支架——内层随机分布的纤维(R)促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)贴附,外层径向排列的纤维(O)引导主动脉平滑肌细胞(HA-VSMCs)定向生长。

实验采用聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)及其共混物构建支架,扫描电镜显示纤维直径均匀,壁厚精准控制在250-400μm范围。细胞实验发现,PCLPLA80_R和PCL100_R组的内皮细胞增殖速度最快,而PLCL100_O组的平滑肌细胞展现出完美的肌动蛋白骨架排列。基因检测更揭示有趣现象:PLCL100_R组第3天血管标志物PECAM1表达激增,TGF-β1则在PLCL100_O组(第7天)和PCLPLA80_O组(第14天)出现峰值。

降解性能测试呈现"智能时序"特性:PLCL材料3个月完全分解,而PCL/PLA复合物12个月后仍保留30%质量,且径向纤维比随机纤维降解更慢。这种可编程的降解行为与细胞生长周期完美匹配,犹如为血管再生订制的"生物时钟"。研究证实,通过精确调控纤维取向和材料配比,能同步优化移植物的细胞亲和性、机械强度和降解速率,为6mm以下小血管修复提供了革命性解决方案。

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