中国人民大学王亚培教授课题组：基于界面打印技术，高效制备高性能水凝胶人工血管

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近日，中国人民大学理学院化学系王亚培教授课题组在界面打印领域取得重要进展，相关研究成果以“Interfacial Diffusion Printing: An Efficient Manufacturing Technique for Artificial Tubular Grafts”为题发表在《ACS Biomaterials Science & Engineering》上，并且被美国化学会推选为编辑精选，在全球范围内提供该文章的开放访问。

心血管疾病，作为一个无形的杀手，严重威胁着当今人们的健康和生活。虽然随着药物和临床技术的不断发展，一些病人可以通过化学或者物理的无创手段缓解疾病带来的痛苦。但是对于无创手段不能解决的冠状动脉堵塞问题，冠状动脉旁路移植术仍然是国际上公认的治疗冠心病最有效的方法。目前，冠状动脉移植术最理想的移植物是自身的静脉，但是存在病人自身的静脉质量低，对病人造成二次伤害等问题。所以，发展一种可以替代静脉的人工血管显得尤为重要。对于大于6mm的人工血管，已经有商业化产品，但是小于6mm的人工血管，目前仅处于试验阶段，仍然没有很理想的材料。

水凝胶材料是一种是高含水率的网状高分子聚合物，具有生物相容性好、力学性能与人体组织相似等特点，因此在组织工程中常被用来作为支架材料。王亚培课题组采用一步法高效制备小直径人工血管，基于界面扩散打印技术，特制的生物墨水可以通过界面反应的方式形成水凝胶人工血管，该方法简单高效，可以批量生产高性能的人工血管。

图1. 水凝胶人工血管制备示意图

人工血管材料是以海藻酸钠-钙离子和聚丙烯酰胺双网水凝胶为基体，在其中加入细菌纤维素缠结产生氢键作用，形成高抗压低膨胀的水凝胶人工血管。

图2. 人工血管的材料组成和结构表征

实验结果表明，该人工血管不仅可以承受住人体的血压，还满足外科手术的缝合要求，在体外的血液相容性和细胞相容性实验中均表现优异。在动物血管置换实验中，该人工血管成功替代了移植静脉，可以保持通畅性，并且克服了静脉在动脉压下高膨胀的缺点。因为水凝胶优异的生物相容性，在动物实验中的水凝胶人工血管中检测到新生血管的长入，这为人工血管诱导自身血管重建奠定了很好的基础。这篇文章提出了高效制备高性能水凝胶人工血管的新思路，彰显出该材料在人工组织支架的巨大应用潜力。

论文第一作者为中国人民大学化学系博士研究生周游，通讯作者为中国人民大学化学系王亚培教授与北京安贞医院的于洋主任，该项研究工作得到了国家自然科学基金委，中国人民大学和北京安贞医院的大力支持。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.9b01293

来源：中国人民大学

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