OPTON微观世界|扫描电镜下的人工血管

大多人造血管为多层材料复合而成，模拟人体血管内外层结构，内层抑制血栓形成，中层及外层起支撑稳定等作用。市场上的人工血管加工技术主要分为织造和非织造，织造血管中又有平织、针织，机织以及人工编织等。不同材料适用不同方法，终得到的血管微观形貌和性能也存在一定差异。下图为扫描电镜下应用涤纶、聚四氟乙烯（PTFE）和膨体聚四氟乙烯（ePTFE）形貌。

 扫描电镜下不同材料的人工血管 (a) 机织涤纶纤维 (b) PTFE 纤维, and (c) ePTFE 纤维

近年来，随着医学和材料领域的发展，人工血管的材料选择和加工方式都有了很多新突破。聚己内酯（PCL）、硅胶、天然桑蚕丝，新型碳材料以及静电纺丝技术、3D打印技术等，也应用于人工血管的制作之中。应用这些手段制作人工血管，其孔隙率以及与人体细胞的相容性，是需要考察检测的重要性能指标之一。

不同纤维材料与人体细胞相容性不同，上图为扫描电镜下胶原纤维（b）和PCL纤维（c）上的细胞增殖和细胞附着情况，可以看到胶原纤维更有利于细胞增殖，但PCL纤维对细胞的粘附更胜*。 

上图是应用静电纺丝技术，采用不同的纺丝参数得到的三层血管结构的截面图。从SEM图像中，可以明显观察到三层不同纤维尺寸和孔隙率的PCL纤维层。相关标准中对于人工血管的孔隙率大小是有硬性规定的，只有合适的孔隙率才能使血管材料与人体相容，在人体中稳定的发挥作用。

 C骨髓间充质干细胞移植情况  D内皮细胞在管腔表面

电镜也是观察培养后血管材料、血管内外通道内，与人体细胞相互作用情况的常用手段。上图中AB为培养1天后在微通道内粘附的平滑肌细胞电镜图。CD为骨髓间充质干细胞移植和内皮细胞在管腔表面播种的电镜观察图。

扫描电镜是观察纤维等人工血管材料的直观手段，无论是纤维通透性、不同层间结合情况，还是与人体细胞的相容性，都需要SEM帮忙检测表征，以确保用在病人身上的血管*达到标准要求，能为患者减轻痛苦，带来健康。相信随着材料学和医学的发展，我们可以做出任意直径的优质人工血管，让更多人摆脱心脑血管疾病的困扰。

参考文献：

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