张本[1]2014年在《基于超微孔ePTFE的高分子材料介入人工心脏瓣膜实验研究》文中提出第一部分高分子心脏瓣膜材料的体内评价：一种新型大动物实验模型的建立目的：建立无需体外循环，同时在体循环和肺循环植入高分子心脏瓣膜材料的实验模型，对比研究材料在体循环和肺循环中的生物相容性和耐久性。方法：雄性绵羊5只，体重(22.4±1.8)kg。左胸后外侧切口，修剪超微孔膨体聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜成等腰叁角形单瓣。体循环植入到降主动脉起始部，肺循环植入到左肺动脉开口处。术后口服阿司匹林1月。观察20周后安乐死，对比体内实验结果。结果：5只羊手术均成功，术后除1只羊胸引较多外，余无明显并发症。5只羊均存活到20周。尸检发现除一个在左肺动脉处ePTFE薄膜贴壁外，其余均保持张开状态。ePTFE无论在降主动脉还是左肺动脉，均无血栓、钙化或降解。左肺动脉ePTFE上有明显新生内膜，致其增厚、欠柔软；降主动脉ePTFE无新生内膜，表面光滑、柔软。结论：该大动物实验模型提供了一种对高分子心脏瓣膜材料进行体内评价的有效、安全的方法，既节约动物数量，又能对照观察材料在体循环、肺循环中的不同表现。超微孔ePTFE在肺循环环境，有明显新生内膜增生，下一步开发介入肺动脉瓣时，应对超微孔ePTFE进行相应的表面改性以进一步改善其生物相容性。而超微孔ePTFE在体循环环境结果满意，可直接应用于介入主动脉瓣的研究。第二部分磷酰胆碱表面改性增强ePTFE心脏瓣膜材料生物相容性目的：超微孔膨体聚四氟乙烯（ePTFE）是高分子心脏瓣膜材料的研究热点，本研究通过对其进行磷酰胆碱表面改性，观察其生物相容性的变化。方法：以2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）和甲基丙烯酸正丁酯（BMA）为原料合成磷酰胆碱衍生物MPC-BMA。通过等离子体表面活化的方法，将MPC-BMA接枝于ePTFE表面。检测表面改性对ePTFE生物安全性（体外溶血实验）、生物力学性能（应力应变试验）、表面性质（扫描电镜、静态水接触角）、致血栓性（体外血小板计数试验和血小板激活试验）、抗蛋白吸附能力（牛血清蛋白吸附试验）的影响。结果：体外溶血实验、应力应变试验提示表面改性对ePTFE生物安全性能和生物力学性能无明显影响。扫描电镜提示表面改性后ePTFE微孔孔径进一步减小，水接触角试验提示亲水性能提高。体外血小板计数和血小板激活试验提示抗血栓性能显着增强，蛋白吸附试验提示抗蛋白吸附能力显着提升。结论：磷酰胆碱表面改性可以增强超微孔ePTFE的抗血栓性和抗蛋白吸附的能力，从而改善其生物相容性，为下一步开发高分子心脏瓣膜提供了依据。第叁部分超微孔ePTFE球囊扩张型介入肺动脉瓣膜的实验研究目的：评价自主研制的新型高分子材料球囊扩张型介入肺动脉瓣膜动物体内原位置换后的早期和中期实验效果。方法：①设计和制作新型高分子材料球囊扩张型介入心脏瓣膜，支架材料为钴铬合金，瓣叶采用经磷酰胆碱表面改性的厚度0.1mm的超微孔ePTFE并缝制呈叁叶瓣，并进行体外测试。体外测试内容包括：支架的抗压缩性能及弹性回复能力测试以及耐疲劳性测试；人工心脏瓣膜的脉动流试验和耐疲劳试验。②新型介入瓣膜的动物体内实验：选用牛心包介入瓣膜作对照。雄性绵羊12只（22.1±2.3kg），10只植入高分子材料瓣膜（polymeric prosthetic pulmonary valve,PPHV），2只植入对照瓣。右侧开胸经导管经右室心尖途径原位置换肺动脉瓣，术后给予华法林抗凝4周。术后即时通过心血管造影、右心导管检查，术后4周、12周通过经胸心脏超声、胸部CT、心血管造影、右心导管检查对介入瓣膜功能进行早期和中期评价。术后4周随机选择一种植入PPHV的绵羊进行尸检，术后12周将剩余存活的绵羊尸检，并对取出的介入瓣膜进行大体观察，组织学评价，电子显微镜观察，以及钙化评价。结果：①支架抗压缩性能及弹性回复能力良好，压缩1/3时仍可自行回复；支架经过31104000次耐疲劳性测试后，无明显变形或断裂。人工心脏瓣膜脉动流试验结果满意，耐疲劳性测试达到两亿次，均符合人工心脏瓣膜国家标准。②两只植入PPHV的羊，植入位置未在肺动脉瓣原位，手术失败。其余10只羊手术获得成功。术后一只植入PPHV的羊因肺部感染于术后15天死亡，其余9只均存活到随访终点。心脏超声提示，术后4周人工心脏瓣膜均无明显返流或狭窄，术后12周时PPHV均无明显返流，但五个出现轻度狭窄(最大跨瓣压差38mmHg)，一个正常；牛心包瓣一个轻度狭窄并轻度返流，一个正常。右心导管检查提示PPHV峰值跨瓣压差，植入前，植入后即刻，植入后4周，以及植入后12周的平均值分别为（3.8±1.2）mmHg,（5.5±1.0）mmHg，（12.3±5.4）mmHg，和（27.3±8.1）mmHg；牛心包瓣膜峰值跨瓣压差，植入后12周时分别为14和25mmHg。术后即刻、术后4周、术后12周心血管造影提示所有人工心脏瓣膜均正常工作，支架无移位或变形。术后4周、12周胸部CT检查提示人工心脏瓣膜位置良好，支架无明显变形。尸检结果提示：术后4周时ePTFE瓣叶光滑，无明显血栓、赘生物，支架底部的密封套囊和瓣叶根部有轻度纤维增生；术后12周时ePTFE瓣叶无降解或损伤，大部分保持光滑，无血栓、钙化，但密封套囊、瓣叶流出面根部、瓣窦底部、叁个瓣叶交界处有血管翳增生；牛心包瓣膜术后12周时尸检结果与ePTFE瓣膜相近，密封套囊、瓣叶流出面根部、瓣窦底部、叁个瓣叶交界处有轻度血管翳增生，但牛心包瓣叶出现明显胶原纤维和弹性纤维断裂，且瓣叶钙化定量测试结果显着高于ePTFE瓣叶。结论：杂交手术下右室心尖入路经导管肺动脉瓣植入术安全有效。经磷酰胆碱表面改性的超微孔ePTFE材料的介入肺动脉瓣膜动物体内原位置换后早期和中期效果良好，PPHV有良好的抗组织粘附性能，有良好的抗降解、抗血栓、抗钙化和生物力学性能，血流动力学参数与牛心包对照瓣相当。密封套囊、瓣叶流出面根部、瓣窦底部、叁个瓣叶交界处血管翳增生，可能通过优化瓣膜设计来改善。第四部分新型高分子材料介入主动脉瓣膜的动物实验研究目的：评价自主研制的新型高分子材料介入主动脉瓣动物体内原位植入的可行性，并对植入后的即时效果进行评价。方法：选用超微孔膨体聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜制作成叁叶球囊扩张型介入瓣膜。采用雄性绵羊8只，体重(21.5±1.7)kg。全身麻醉，左侧开胸，经心尖入路行经导管主动脉瓣原位植入术。术后即时通过心血管造影、经胸心脏超声、胸部CTA对介入瓣膜功能进行即时评价，术后2h将绵羊进行安乐死，并解剖观察介入瓣膜植入情况。结果：1只羊因支架位置过低导致瓣周漏死亡，1只羊因支架位置过高影响冠脉供血导致室颤死亡。其余6只羊手术成功，术后即时心血管造影、心脏超声和胸部CTA检查结果提示人工心脏瓣膜位置满意，开闭良好，冠脉供血良好，无瓣周漏，4只羊无或仅有微量返流，2只羊少量返流，峰值跨瓣压差(14.2±7.1)mmHg。尸检见介入瓣膜植入位置准确，形态正常，支架扩张充分，冠状动脉或二尖瓣未受影响。结论：超微孔膨体聚四氟乙烯材料介入主动脉瓣绵羊体内原位置换可行，即时效果良好。第五部分超微孔ePTFE自膨式介入肺动脉瓣膜动物实验研究目的：设计操作更加简便的介入心脏瓣膜及输送系统；评价自主研制的超微孔膨体聚四氟乙烯（ePTFE）自膨式介入肺动脉瓣膜动物体内原位置换后的早期实验效果。方法：选用厚度0.1mm经磷酰胆碱表面改性的超微孔ePTFE材料制作成叁叶自膨胀型介入心脏瓣膜。雄性绵羊7只，体重(27.1±1.1)kg，全麻右侧开胸，右室近心尖处缝荷包，将人工心脏瓣膜经导管从右室心尖送入肺动脉瓣行原位置换。术后即时通过心血管造影、右心导管检查，术后4周通过经胸心脏超声、右心导管检查对介入瓣膜功能进行早期评价。结果：7只羊手术均获得成功，X线暴露时间较球囊扩张型介入瓣膜操作系统明显缩短。术后即时心血管造影提示人工心脏瓣膜位置满意，开闭良好。1只羊因感染性心内膜炎术后16天死亡，其余6只羊随访4周状况良好。术后4周查心脏超声提示人工心脏瓣膜工作正常，无明显血栓或赘生物，4只羊无明显返流，2只羊微量返流。右心导管检查提示术后即时人工心脏瓣膜峰值跨瓣压差(6.0±2.2)mmHg，术后4周(9.5±2.7)mmHg。结论：超微孔ePTFE经心尖入路自膨胀型介入肺动脉瓣膜及输送系统，操作简便，植入成功率高，人工心脏瓣膜植入后早期功能良好。
卢永要[2]2004年在《人工心脏瓣膜支架的设计》文中提出为了寻找一种理想的人工心脏瓣膜,科研工作者一直致力于研究能与人体自然心瓣相似的人工心脏瓣膜。Ross二尖瓣手术由于其无需抗凝、良好的血液相容性以及潜在的生长能力使之成为一种较为理想的手术。本文在总结和发展前人成果的基础上设计了一种应用于Ross二尖瓣手术的人工心脏瓣膜支架。论文首先运用Autocad初步设计出支架的两种结构造型,系列化以后输出设计图纸,并利用叁维软件Pro/E完成造型设计。为了确定人工心脏瓣膜工作时的受力情况,作者还分析了自然心脏瓣膜在工作时的血流动力学性能特征,把血流经过自然心瓣时的特征与经过人工心脏瓣膜时的特征作了比较。最后,应用着名的有限元分析软件ANSYS对人工心脏瓣膜支架进行建模,讨论了支架的受力情况,并运行ANSYS软件对其进行了力学强度分析。结果表明:瓣叶由于血液的压力产生的变形与应力在它与心脏瓣膜支架后顶点连接处为最大。而当支架受到瓣叶传递的最大作用力时,支架上将出现一个疲劳区域,此处在长期的心血循环中,将会产生疲劳破坏。在本次设计中,人工心脏瓣膜支架的材料采用NiTi形状记忆合金,这是因为NiTi合金具有优秀的生物力学性能和生物相容性。本文是人工心脏瓣膜设计工作的有益尝试,其中采用的有限元分析等方法也是该领域的发展所趋。希望这些工作能对未来人工心脏瓣膜的研究工作有所帮助。
陈锐[3]2010年在《静电纺制备胶原蛋白/聚氨酯心脏瓣膜组织工程支架材料的研究》文中研究说明组织工程学是一门新兴学科,以细胞生物学和材料学为基础,进行体外或体内构建组织器官的新兴学科,用以修复或重建损伤组织或器官。组织工程的基本原理是从机体获取少量的活体组织,然后在体外种植到生物相容性良好的支架材料上,使细胞粘附在生物材料上,并在生物反应器中进行培养扩增,在体外形成新的组织后移入患者体内,从而达到修复创伤的目的。因此选择合适的支架材料是组织工程成功的关键因素之一,支架材料具有能够模拟天然组织细胞外基质的功能。组织工程心脏瓣膜也是运用该原理,本课题通过对机械性能优良的热塑性聚氨酯和生物相容性良好的胶原蛋白材料进行复合静电纺丝,从功能和结构上仿生天然瓣膜组织细胞外基质。本课题首先研究了胶原蛋白/热塑性聚氨酯(collagen/TPU)共混静电纺丝。混合静电纺作为常用的电纺复合方法之一,已经成功应用多种聚合物材料与天然材料的复合。从复合电纺材料的各项表征看,混合静电纺的复合效果较好,能够有效结合天然材料与聚合物材料各自的优点,用于构建仿生心脏瓣膜细胞外基质,并努力达到天然心脏瓣膜的力学性能。通过调节实验的各个参数如电压、距离、供液速度等来改善纺丝的工艺,并最终获得了复合纤维。在得到较稳定的纺丝参数后,通过SEM、ATM、FTIR、XPS、接触角、孔隙率和力学性能测定分析该纳米纤维的各项物理、化学性能。实验中发现该复合纤维的直径随纺丝溶液中TPU在复合体系中的比例的增加而增大,另外在复合比例相同,纤维直径也随溶液总浓度的递增而逐渐增加；通过红外测试发现复合材料中的两种组分间没有发生反应,基本维持了原有的化学性质。通过接触角测定,发现单纺TPU纤维膜具有一个疏水的表面,而随着胶原蛋白组分的逐渐增加纤维膜的亲水性依次增强；力学性能测试表明该纤维织物的力学性能与两组分的复合比例相关。这些结果对于以后构建形态结构及性能上更优的仿生细胞外基质组织工程支架具有一定的指导作用。本论文同时采用了同轴静电纺丝的方法对两种材料进行复合静电纺丝,制备具有“壳芯”结构的纳米纤维。结果表明,同轴静电纺丝的过程参数与内外层纺丝溶液的推进速率、内外层纺丝溶液的浓度有较大关系。在初期实验中,得出了适合TPU/collagen同轴纺丝的工艺参数,内外层速率的关系及范围,并总结了合适的内外层纺丝溶液浓度。后期实验系统研究了同轴电纺纤维的表面形态,采用了SEM、TEM、AFM相关电镜测试方法,证明了同轴电纺纳米纤维壳芯结构的存在,复合纳米纤维表面的凸凹不平也表明了胶原蛋白分布在复合纳米纤维的表面；XPS表面元素分析表明氮元素在同轴复合纳米纤维表面的元素构成率与在胶原蛋白表面的元素构成率几乎相同；FTIR结果表明了同轴电纺工艺中TPU与胶原蛋白纤维无官能团的结合,但是一些结果表明在胶原蛋白与TPU的接触面上有一些类似氢键的结合；机械性能测试表明,同轴电纺纳米纤维,相对于混纺纳米纤维,有较好的机械性能,在拉伸的初始阶段杨氏模量较高,随后表现出TPU纤维的力学性能。这些结果对于以后构建形态结构及性能上更优的仿生细胞外基质组织工程瓣膜支架具有一定的指导作用,但是同轴静电纺丝不稳定,而且产量较低。如何提高其产量及稳定性,对以后同轴电纺支架的生产有重要的意义。由于天然瓣膜组织的力学性能为各向异性,直接静电纺丝得到的纤维支架力学性能为各项同性。在确定了两种复合工艺后,本论文下面的章节系统研究了取向静电纺纳米纤维的收集及性能。本实验中通过旋转滚轴接收得到了TPU/collagen两种不同复合方法制得的取向纳米纤维,并对其取向纤维的形态,取向度和机械性能进行了详细地表征与讨论。为得到具有不同取向度和可控得纤维机械性能,本实验对旋转接收装置进行了设计与制造,得到了直接成型为长度、厚度和管腔直径均可以根据需要调节的管状的纤维织物或带有精细取向和机械性能优化了的膜状织物支架。本实验构建的复合静电纺取向纳米纤维支架材料,经过形态观察可以发现其取向度与滚轴转速之间有密切的关系,并且可以根据需要调节,作为组织工程支架具有一定的优越性。另外将实验中得到的取向复合纳米纤维膜通过将扫描电镜图片转换为灰度照片,再经图像分析软件Image J及其插件oval profile的处理和计算最终成功的对不同排列度的纤维膜进行了表征。此种纤维膜因其独特结构将更适合用作构建精细结构组织再生支架。本课题通过尝试希望筛选出一种生物相容性好,且具有优越机械性能的叁维多孔支架材料,进而作为可降解生物医用材料用于组织工程心脏瓣膜支架。种子细胞与基质材料的相互作用是组织工程研究的一个重要领域。本论文下面一个研究方面是从细胞粘附、铺展、增殖、细胞形态等方面着手,对猪髋动脉内皮细胞与TPU/collagen共混与同轴复合静电纺纤维材料的细胞相容性进行了研究,并和盖玻片和细胞培养板做了比较,得出以下结论：(1)MTT法测定共混电纺支架细胞粘附情况的结果表明,T/C(3：1)和T/C(1：1)的细胞粘附情况都比较好,细胞粘附量都比细胞培养板高,而T/C(1：3)和collagen则相对较差,主要是由于胶原蛋白组分含量过高的话,支架在细胞培养液中无法保持其纤维形态,故细胞增殖和粘附情况较差。(2)MTT法测定TPU/collagen同轴支架细胞增殖能力的结果表明,同轴电纺支架的细胞生物相容性好于其单纺支架,在粘附和增殖方面都有较好的结果。同轴电纺支架芯层浓度较小时,细胞在初始的4h表现良好；当时间增长至七天时,芯层浓度高的电纺支架表现出较好的细胞增殖结果。(3) TPU/collagen取向纳米纤维支架对内皮细胞的生长有一定的取向引导作用,但是作用不是非常明显。同轴电纺纳米纤维细胞取向生长性能好于共混电纺纳米纤维,需要在后期研究中研究在复合纳米纤维中加入生长因子等元素引导细胞取向生长。(4)为了提高共混静电纺纤维的耐水性,采用戊二醛作为交联剂,在密闭干燥器中通过戊二醛蒸气挥发对TPU/collagen复合静电纺纤维膜进行了交联,并对其性能进行了研究。选择交联时间为2天,发现采用戊二醛作为交联剂并不能够很好地解决胶原蛋白组分溶解于细胞培养液的情况,需要进一步对胶原蛋白的交联进行研究。论文的最后一部分为静电纺丝材料复合快速成型制备组织工程支架。组织工程心脏瓣膜支架由两个部分组成,一部分为瓣膜环；另外一部分为瓣叶支架。由于瓣膜环支架的几何形状较为复杂,并且对机械强度要求较高,本论文引入快速熔融成型法制备组织工程心脏瓣膜支架中的瓣膜环部分,采用TPU/collagen静电纺复合材料作为瓣叶支架部分,组成了一种新型组织工程心脏瓣膜支架。并设计和改进了适合该瓣膜支架的体外生物反应器,进行了相关细胞增殖及在模拟生理流体情况下的细胞滞留实验,得出以下结论：FDM方法制备的支架性能与以下几个过程参数有密切关系：层厚度(slice thickness)、工作路宽(road width)、光栅空隙(raster gap):和光栅角度(raster angle)。体外内皮细胞生长实验及体外流体对细胞滞留支架实验表明静电纺支架有较好的生物相容性,其细胞增殖速度要明显好于PGA/PLA无纺材料和天然材料牛心包膜。支架于静态环境下培养叁天后置于生物反应器中进行体外流体实验,以检测细胞在脉冲流体剪切力的环境下在支架上的滞留能力。结果发现静电纺支架在改变流体速度和作用时间的情况下,细胞在支架上的滞留能力较好,无显着性变化,表明静电纺支架可以为细胞提供一个叁维生长环境,细胞可以较好的粘附在支架表面和内部,外部剪切应力对其生长影响较小。但是发现静电纺材料支架在长时间流体作用下,其瓣叶开闭能力下降,表面其机械性能可能无法满足使用要求,需要与其他材料进行复合以解决此问题。总结以上本课题的结论,发现热塑性聚氨酯/胶原蛋白复合静电纺丝能够较好地模拟天然瓣膜组织,两种复合方法各有其优缺点：共混电纺纳米纤维工艺简易,产量较大,并且可以通过控制二者的混合比例控制纤维的性能；同轴电纺工艺较为复杂而且产量较低,但可以使得胶原蛋白分布在复合纳米纤维表面,复合效率较高,且同轴纳米纤维机械性能好于共混纳米纤维。选择滚筒接收方法制备取向纳米纤维,能够使得静电纺材料从无纺状态变为取向状态,从而模拟天然瓣膜组织各向异性的生物力学性能。静电纺与快速成型相复合,并在体外生物反应器的检测下,表明静电纺组织工程心脏瓣膜支架有较好的生物相容性及细胞滞留能力。本课题研究为天然材料/聚合物材料复合静电纺制备组织工程心脏瓣膜支架提供了参考,并为进一步开展组织工程化人造器官的研究以及后期的临床应用提供了相关科学依据和实验数据。
郝利青[4]2009年在《基于计算机辅助工业设计的生物瓣膜造型优化设计》文中研究指明瓣膜置换手术是挽救心脏瓣膜疾病患者生命的有效手段,自19世纪60年代以来人工心脏瓣膜被越来越多地用于治疗心脏瓣膜疾病。随着人体心脏瓣膜流场理论和生物材料理论研究的不断深入,围绕人工生物瓣膜抗血栓、防钙化、大幅度提高使用寿命展开的计算机辅助心瓣造型设计理论与技术的研究以及瓣架加工的计算机辅助模具设计表现出广阔的前景。本文依据心脏解剖学,以接近或达到人体天然心瓣的性能为目的,将传统设计理论与现代设计方法相结合,提出构建人工生物心脏瓣膜参数化模型的新方法。以采集临床心瓣动态参数为基础,通过对人体心瓣自然形态的分析导引出人工生物瓣膜的基本雏形,构建生物瓣膜参数化设计平台,运用CAID参数化软件Pro/E分别创建符合空间几何方程的旋转抛物面、圆球面、圆柱面和椭球面,随之依次与其对应的倒圆锥面相交确定边界线和重要点的空间位置,得到一系列较为精确的尺寸参数,建立瓣叶参数化模型,并利用有限元软件ABAQUS对各构型瓣叶参数的变化进行了应力分析。有限元分析是目前心瓣应力计算普遍采用的方法,是人工心脏瓣膜抗疲劳、防钙化设计的关键步骤。而有限元软件自身存在着建模功能薄弱的缺点,计算机辅助心瓣造型设计的引入为人工生物瓣膜的参数化造型提供了极大的方便,并在保证建模效果的前提下进一步提高了各参数的准确性。人工心瓣的计算机辅助设计为生物瓣膜的有限元分析创造了条件,同时又能够根据有限元分析结果评测计算机辅助设计造型的优劣性,进而选择一种优化的生物瓣膜瓣型。文中对不同构型、不同厚度以及不同材料特性等系列瓣叶参数化模型进行了分析,并在有限元分析结果的指导下,通过比较各构型瓣叶应力分布情况发现:以椭球型面为基本构型瓣叶的第一主应力峰值低于其他型面瓣叶第一主应力峰值且椭球型面瓣叶较其他型面瓣叶应力分布较为均匀合理。因此论文采用椭球面作为生物瓣膜瓣叶的基本构型并用于生物瓣膜瓣架模具的设计、制作。生物瓣膜瓣架模具设计是以生物瓣膜力学性能分析结果为依据并对生物瓣膜瓣架展开算法详细讨论而展开的。并应用计算机辅助模具设计模块化思想完成了生物瓣膜支架的模具设计,为生物瓣膜瓣架的精密成型与加工奠定了良好的基础。
马浩[5]2008年在《成人骨髓间充质干细胞和脱细胞猪主动脉瓣构建组织工程化人工心脏瓣膜的实验室研究》文中研究指明第一部分:成人骨髓间充质干细胞体外诱导分化为内皮样细胞和成纤维样细胞的实验研究【目的】本研究通过体外分离和纯化成人骨髓间充质干细胞,并在体外定向诱导分化为内皮样细胞和成纤维样细胞,研究其增殖和生长的特性,探讨为构建组织工程化心脏瓣膜提供种子细胞的可能性。【方法】1、成人骨髓间充质干细胞的分离、培养和扩增:采用密度梯度离心结合贴壁的方法,提取骨髓单个核细胞进行体外培养扩增,收集传代细胞行流式细胞仪检测细胞表型,并绘制培养细胞的生长曲线。2、骨髓间充质干细胞向内皮样细胞和成纤维样细胞的诱导分化:分别用含10ng/ml VEGF和5ng/ml bFGF的培养液诱导细胞分化,对所诱导的细胞进行形态学、免疫组化染色、细胞表型及功能的鉴定。【结果】1.通过密度梯度离心结合贴壁的方法,可以获取增殖活跃的骨髓间充质干细胞,该细胞高表达CD105、CD44、CD29,原代培养曲线显示第7-10天为对数增长期,传代培养曲线显示第4-6天为对数增长期,传代细胞多于P_(10)后开始出现衰老现象。2.经VEGF诱导的细胞具有内皮样细胞形态特点,vWF染色阳性,细胞上清液内NO浓度为166.58±1.91 umol/10~9cell/L。3.经bFGF诱导的细胞具有成纤维样细胞形态特点,SMA染色阳性,高表达CD105,不表达CD34。【结论】1.利用密度梯度离心结合贴壁的方法,可以提取足够量、高纯度、未分化、能大量增殖的骨髓间充质干细胞,能够满足构建TEHV的需要。2.骨髓间充质干细胞可以在体外诱导分化成为内皮样细胞和成纤维样细胞,并能做为构建TEHV的种子细胞。第二部分:不同方法制备脱细胞猪主动脉瓣膜支架的实验研究【目的】本研究通过采用不同的洗剂来制备脱细胞的猪主动脉瓣膜支架,对比不同脱细胞方法处理后的瓣膜支架组织学结构,探讨最为有效的脱细胞瓣膜支架制备方法。【方法】将20个新鲜猪主动脉瓣膜随机平均分为新鲜对照组、去污剂组、酶消化组和去污剂—酶消化组,新鲜对照组瓣膜置于4℃PBS液中备用,其余叁组分别使用Triton X-100、胰蛋白酶以及二者联合的方法制备脱细胞瓣膜支架,对比观察大体形态、HE染色、Mallory-Heidenhain染色和电镜下超微结构的不同。【结果】1.经Triton X-100脱细胞处理后,瓣叶柔软,内膜光滑;HE染色可见细胞已去除,少量蓝染核物质存留,纤维排列尚规整;Mallory-Heidenhain染色示纤维结构较疏松,蓝色的胶原纤维和红色的弹性纤维相互交错;电镜下纤维结构保存尚完整,波浪状排列,原纤维横纹清楚。2.经胰蛋白酶脱细胞处理后,瓣膜有塌陷,内膜尚光滑,HE染色可见细胞完全去除,纤维排列较紊乱,局部有断裂、裂隙变大;Mallory-Heidenhain染色示纤维结构更疏松,蓝色的胶原纤维和红色的弹性纤维交织成网状;电镜下纤维交错排列,部分断裂,仍可见原纤维横纹存在。3.经Triton X-100联合胰蛋白酶脱细胞处理后,瓣叶柔软,内膜光滑;HE染色可见细胞完全去除,纤维基本连续完整,排列较规整;Mallory-Heidenhain染色示蓝色的胶原纤维和红色的弹性纤维基本平行排列;电镜下纤维保存较好,但排列较正常稀疏,原纤维横纹仍清晰可见。【结论】1.Triton X-100、胰蛋白酶以及Triton X-100联合胰蛋白酶的方法均可以有效去除供体细胞,保持纤维结构相对完整。2.叁种方法比较而言,在完全清除供体细胞并保持纤维支架完整性方面,Triton X-100联合胰蛋白酶的方法更为有效。第叁部分:脱细胞瓣膜支架细胞相容性和生物力学特性的实验研究【目的】本实验通过检测不同方法制备的脱细胞猪主动脉瓣膜支架,对比其细胞相容性和生物力学特性,从而探讨更为理想的组织工程用脱细胞瓣膜支架。【方法】取去污剂组、酶消化组和去污剂—酶消化组叁组脱细胞猪主动脉瓣,另取培养板做对照,种植内皮样细胞并培养7天,组织学观察细胞生长情况,MTT法描绘生长曲线。另取新鲜对照组、去污剂组、酶消化组和去污剂—酶消化组四组脱细胞猪主动脉瓣,制成1.5cm×0.5cm大小的试件条,分别测定其含水量、热皱缩温度和厚度,并在生物力学测定仪上进行单轴拉伸实验、应力-松弛实验和加载-卸载实验,测定各组瓣叶的断裂强度、断裂伸长率、应力松弛率和加载卸载曲线下面积比。【结果】1.细胞相容性:叁组脱细胞瓣膜支架种植内皮样细胞并培养7天后,HE染色和电镜观察可见细胞单层排列于支架表面,贴附生长,MTT法描绘生长曲线提示第3-6天为对数增长期。不同瓣膜支架细胞生长无明显差异。2.生物力学特性:叁组脱细胞瓣膜支架与新鲜瓣膜比较,厚度、热皱缩温度有所增加,差异无统计学意义;瓣叶含水量增高,差异有统计学意义;断裂强度有所下降,断裂伸长率和AR比值略增加,差异无统计学意义。【结论】1.种子细胞在叁种脱细胞猪主动脉瓣膜支架上贴附生长良好,2.叁种瓣膜支架理化性质和机械性能(抗拉伸能力、变形恢复能力和顺应性)稳定;3.经Triton X-100联合胰蛋白酶脱细胞处理的瓣膜支架是叁组中理想的组织工程用支架。第四部分:分层种植方式体外构建组织工程化心脏瓣膜的实验研究【目的】本实验通过以脱细胞猪主动脉瓣为支架,分层种植由成人骨髓间充质干细胞诱导分化的内皮样细胞和成纤维样细胞,研究构建具有分层结构的初级组织工程化心脏瓣膜,为以后的动态培养和移植实验奠定基础。【方法】取Triton X-100联合胰酶法脱细胞处理的猪主动脉瓣叶,制成1cm×0.5cm大小的支架片,并用纤维连接蛋白预处理。Brdu标记成纤维样细胞并在ECMgel凝胶中混悬,然后种植于经过预处理的瓣叶,静置培养24小时;DAPI标记内皮样细胞,接种于种植有成纤维样细胞-ECMgel的支架表面,静置培养7天。标本行HE染色和电镜扫描观察组织学结构,荧光显微镜观察种子细胞分布。【结果】Brdu标记的成纤维样细胞呈现明亮的黄绿色荧光,DAPI标记的内皮样细胞呈蓝色。ECMgel混悬成纤维样细胞后凝胶化,半透明,成纤维样细胞呈星状排列分布于凝胶中的不同层次。构建的组织工程化心脏瓣膜,HE染色下可见叁层结构:内皮样细胞层、成纤维样细胞—ECMgel凝胶层、脱细胞支架层。扫描电镜下可见内皮样细胞在支架材料表面贴附良好,细胞排列较紊乱,部分细胞已开始融合。直接荧光显微镜下可见支架材料表面铺满被DAPI标记的的内皮样细胞,呈蓝色;免疫荧光染色瓣膜横断面可见内皮下层内散在分布Brdu标记的成纤维样细胞,呈明亮的黄绿色荧光【结论】1.ECMgel是携带成纤维样细胞良好的基质;2.利用分层种植和复合培养的方法,可以构建与正常瓣膜组织结构相似的组织工程化心脏瓣膜。
刘盈盈[6]2013年在《经胸和经食道超声心动图在经导管主动脉瓣人工瓣膜置换术中的应用研究》文中进行了进一步梳理研究背景：随着人口老龄化社会的到来,主动脉瓣退行性改变所致的瓣膜狭窄发生率随之增多。虽然外科瓣膜替换手术是有效的治疗手段,能去除病变瓣膜并改善患者生存质量,但重度主动脉瓣狭窄患者因为高龄以及多种合并症常常不能承受外科手术治疗的风险。近代医学微创经导管介入技术已得到不断改进与完善,在此技术熟练开展的基础上,使经皮导管主动脉瓣成形术及人工瓣膜置入术的开展成为可能,Cribier等在2002年完成了首例人的经导管主动脉瓣置换术(TAVR),为此,临床上增添了一种新的有效的、可行的主动脉瓣狭窄的治疗方法。这一方法使许多患者受益；但是,目前国内尚未广泛开展这一技术,瓣膜的研制、病例的选择和操作技能方面仍需不断改进和研究。本文重点研究超声诊断技术在TAVR前后评估主动脉瓣／人工主动脉瓣结构及功能的有效指标,以保证手术的安全性和有效性。研究目的：评估超声心动图在TAVR中的作用和确定评价手术疗效的指标,为临床新技术的开展提供准确、较全面的影像学资料。研究方法：(1)经导管人工主动脉瓣置换术的动物实验研究：实验山羊10只,术前,经胸超声心动图(TTE)采用左室长轴观、短轴观、四腔心观等测量主动脉瓣瓣环直径、左心室容积、左心室射血分数等；术后,TTE对实验山羊进行随访观察,观察人工主动脉瓣的位置、功能、瓣周漏等；(2)经食道超声对成年人主动脉瓣瓣环内径精确测量方法的研究：TTE在主动脉长轴观测量主动脉瓣瓣环直径,2D经食道超声心动图(TEE)在食管中段、主动脉长轴观测量主动瓣瓣环直径；实时3D-TEE采集主动脉瓣长轴全容积图像,在脱机模式下使用定量分析软件(QLAB),分析测量左室收缩期时主动脉瓣瓣环直径；测量结果进行配对t检验；(3)超声心动图在经导管球囊扩张型主动脉瓣置换术临床应用中的作用：13例重度主动脉瓣狭窄患者中5例接受TAVR,术前应用TTE对主动脉瓣结构及功能进行评估,筛选手术病例,初步确定人工瓣膜型号；术中应用TEE精确测量主动脉瓣瓣环直径等相关指标,并在手术过程中实时监测,观察人工主动脉瓣放置到位时瓣膜功能情况、判断瓣周漏的程度、人工主动脉瓣上血流速度等；术后随访,应用TTE观察人工主动脉瓣的位置、功能以及有无瓣周漏/瓣口漏情况,并综合评估患者心功能等生理状况的改善情况等。结果：(1)经导管人工主动脉瓣置换术的动物实验研究：健康实验山羊TTE检查,术前左室容积(LVV)：(33.2±2.5)ml、左室射血分数(EF)：(72.9±2.7)%,主动脉瓣上最大流速：(128±6.7)cm/s；术后即刻左室容积(LVV)：(37±4.56)ml、左室射血分数(EF)：(71.83±2.64)%、人工主动脉瓣上最大流速：(167.5±18.2)cm/s；以上指标手术前后对比,无统计学差异。超声心动图随访中7天-1年,观察到人工主动脉瓣瓣叶启闭是有效的(术后1年,EF71%,人工主动脉瓣上最大流速约164cm/s)。(2)经食道超声图像显示主动脉瓣瓣环结构优于经胸超声图像；对主动脉瓣瓣环直径的测量,2D-TTE.2D-TEE和3D-TEE叁种方法均可行；本组病例中2D-TTE平均值为21.38±2.1mm,2D-TEE为22.59+2.13mm,3D-TEE为22.97±1.99mm,组间测量的差异有统计学意义(2D-TTE vs2D-TEE r=0.83, p<0.05;2D-TEE vs3D-TEE r=0.86, p<0.05;2D-TTE vs3D-TEE r=0.79, p<0.05).结果表明,2D-TEE和3D-TEE测值之间有很好的相关性。(3)超声心动图在经导管球囊扩张型主动脉瓣置换术临床应用中的作用：5例主动脉瓣狭窄患者TAVR手术均取得成功,术后5个月-1年随访,人工瓣膜功能良好,患者生理状况、体力等指标较术前有明显改善,如患者体重增加5～10kg,心功能由Ⅲ-Ⅳ级改善为Ⅱ-Ⅲ级。结论：超声心动图在TAVR的动物实验研究中,采用的方法可行,技术可靠；2D/3D经胸和经食道超声诊断技术对测量成年人主动脉瓣瓣环内径有良好的相关性,TEE对瓣膜的精细观察和测量优于TTE；超声心动图在TAVR研究中起了重要的辅助作用,可用于术前筛选病例,确定合适型号的人工瓣膜；术中实时监测,观察人工瓣膜的功能及相关手术并发症；术后随访手术效果等。
朱晓明[7]2007年在《不同方法脱猪主动脉瓣膜细胞的对比研究》文中指出研究背景与目的心脏瓣膜置换术作为一种治疗终末期心脏瓣膜疾病的有效手段广泛应用于临床，人工心脏瓣膜伴随这一术式的开展也经历了50多年的发展。随着人工瓣膜质量的不断完善，广大瓣膜病患者的生存质量和寿命得到了极大的改善，但目前临床上所采用的两大类人心脏工瓣膜——机械瓣和生物瓣都存在一定缺陷：机械瓣植入后需终生抗凝防止血栓栓塞并发症的发生；异种生物瓣耐久性差，易发生钙化、衰败，而低温保存的同种瓣膜存在排斥反应，且供体来源困难。并且，现有的人造心脏瓣膜都不具有生物活性，移植后不能随着机体生长，对于低年龄瓣膜病患者尤其不利。因此，构建一种理想的人工心脏瓣膜成为心脏瓣膜外科研究的重点。上世纪九十年代创立的组织工程学(Tissue Engineering，TE)为人工心脏瓣膜的研究提供了全新的思路和方法，应用组织工程原理构建人工心脏瓣膜成为心脏瓣膜研究新的方向。组织工程心脏瓣膜(Tissue Engineering Heart Valve，TEHV)的基本思路是：将体外培养的自体高浓度功能相关的活细胞种植于天然的或人工合成的可降解支架材料上，并使其牢固黏附、生长，从而构建具有正常瓣膜组织新陈代谢功能的人工心脏瓣膜。跟现有的人工心脏瓣膜比较，组织工程心脏瓣膜具有以下优势：1．组织工程心脏瓣膜的结构与正常心脏瓣膜基本相同，相对于机械瓣有着更好的血流动力学特性。2．组织工程心脏瓣膜内部及表面的细胞成分与正常瓣膜相同且为自体细胞，无免疫原性，无需抗凝。3．组织工程心脏瓣膜有生物活性，能随机体生长发育，不易退化、衰败，耐久性强，可有效避免二次手术。理论上，组织工程心脏瓣膜完全克服了目前临床所用的两类人工心脏瓣膜的缺点，具有很好的临床应用前景。组织工程心脏瓣膜的研究大体包括：种子细胞的来源、瓣膜支架的选材和制备、种子细胞在支架上的种植与TEHV的构建叁个方面的内容。瓣膜支架是组织工程心脏瓣膜的基础，它是细胞黏附的支持台并决定瓣膜的基本构形和工作方式。支架不仅要提供种子细胞生长的空间和瓣膜组织细胞生成的模板，要求在瓣膜自身细胞基质生成之前提供足够的机械强度，承受快速血流的冲击所产生的张力和剪切力，而且决定着移植后与机体适应、结合、修复和替代的效果。可以说，支架的材料选择和制备是限制组织工程心脏瓣膜能否真正应用于临床的一个关键因素。异种脱细胞基质材料具有正常瓣膜相似的空间结构和机械性能，而且经过去细胞处理后消除了免疫原性，被认为是一类很有临床应用前景的瓣膜支架材料。本实验研究去垢剂法、酶水化法等不同脱细胞方法对猪主动脉瓣膜组织及生物力学性能的影响，探讨脱细胞基质瓣膜支架制备的最佳方法。方法第一部分：猪主动脉瓣叶脱细胞支架模型的建立。1．健康成年猪宰杀后15分钟内取出主动脉瓣膜及少量瓣上组织，75％乙醇消毒后无菌条件下剪下瓣叶。2．将上述瓣叶随机分为5组，分别采用曲拉通(TrixionX-100)、十二烷基硫酸钠(SDS)、脱氧胆酸(DCA)、胰蛋白酶、核酸酶等的其中一种或几种试剂进行脱细胞处理。3．经过脱细胞处理的瓣叶放入瓣叶保存液中4℃保存。第二部分：脱细胞效果评价。1．光镜、扫描电镜下观察上述各组脱细胞瓣叶脱细胞效果及脱细胞基质纤维排列情况；2．测试各组脱细胞瓣叶的厚度、含水量、热皱缩温度，与新鲜瓣叶组对照观察不同方法脱细胞对瓣叶物理性能的影响。3．DNA定量分析各组脱细胞瓣叶的细胞核酸成分残留情况。结果(1)胰酶及去污剂法处理的脱细胞基质对瓣叶的理化性能无明显影响。(2)胰酶+曲拉通+EDTA+核酸酶法及胰酶+DCA+EDTA+核酸酶法均可完全去除猪主动脉瓣叶的细胞成分。(3)胰酶+DCA+EDTA法和SDS法未能有效去除猪主动脉瓣叶的细胞成分。(4)胰酶+DCA+EDTA+核酸酶法处理的猪主动脉瓣叶去细胞完全，瓣叶结构及理化性能未受到明显影响。结论采用胰酶+DCA+EDTA+核酸酶法可有效脱去猪主动脉瓣叶的细胞成分，脱细胞基质理化性能良好，优于其它方法，是组织工程心脏瓣膜生物支架脱细胞的理想方法。
袁泉[8]2008年在《生物瓣膜瓣叶性能优化及瓣架成型加工方法研究》文中研究指明自19世纪60年代以来人工心脏瓣膜被越来越多地用于治疗心脏瓣膜疾病。人工心脏瓣膜包括人工机械瓣膜和人工生物瓣膜(简称生物瓣膜或生物瓣)。生物瓣是由瓣叶和架体组成的一种人工心脏瓣膜。瓣叶是瓣膜开闭的可动部分,一般用牛或猪心包经化学处理后形成的稳定生物高分子组合材料制成。瓣架则起构型、支撑和承力的作用。生物瓣的形状与人体心瓣相似,其流型属中心流型,流场特性也接近人体心瓣。生物瓣的抗溶血和抗血栓形成的性能较好,但由于材料的原因(如产生钙化)和瓣型设计的不够合理,生物瓣只是部分地达到了改善人工心瓣性能的目的。而作为其核心部分瓣架的加工制作,还没有较为统一的标准,无论在设计还是加工制作上都还处于探索阶段。随着人心脏瓣膜流场理论和生物材料理论研究的不断深入,围绕着提高生物瓣使用寿命而展开的生物瓣膜瓣叶力学性能分析及瓣架精密成型加工方法研究表现出广阔的前景。论文以心脏解剖学及心瓣动力学理论为依据详细讨论了心瓣各动力学参数对其启闭性能的影响。以接近或达到人体天然心瓣的性能为目的,将传统设计理论与现代设计方法相结合,探讨构建人工生物心脏瓣膜参数化模型的新方法。本研究以采集临床心瓣动态参数为基础,通过对人体心瓣自然形态的分析导引出生物瓣膜的基本雏形,即以生物瓣膜的钢丝支架取代乳突肌腱索;以基本几何回转曲面造型取代半月瓣;以生物瓣膜的缝合环代替纤维环。本文以薄壳理论为依据对圆柱面、圆球面、抛物面、椭球面四种曲面旋转壳体应力状况理论分析,结果可知:采用球面构型的生物瓣膜瓣叶与采用圆柱面相比,瓣膜受力均匀且周向应力较小,其受力情况优于圆柱面。对旋转抛物面和椭球面,二者两个应力并不恒定,随坐标变化而发生变化,因而在有限元分析时可着重注意圆球面、旋转抛物面和椭球面叁种型面瓣叶的力学性能分析。本文以CAD/CAM应用软件—Pro/E软件为工具对生物瓣膜的瓣叶、瓣架及缝合环进行基于特征的实体造型设计。在薄膜应力分析的基础上参考不同型面瓣叶,分别创建符合空间几何方程的圆柱面、圆球面、旋转抛物面和椭球面,随之依次与其对应的倒圆锥面相交确定边界线和重要点的空间位置,得到了一系列较为精确的尺寸参数,建立了瓣叶参数化模型,利用有限元分析软件对不同构型瓣叶进行应力分析。有限元分析是目前人工心脏瓣膜力学性能分析普遍采用的方法,是人工心脏瓣膜抗疲劳、防钙化设计的关键步骤。而有限元软件自身存在着建模功能薄弱的不足,CAD方法的引入为人工生物瓣膜的参数化造型提供了极大的方便,并在保证建模效果的前提下进一步提高了各参数的准确性。结合生物瓣膜瓣叶有限元模型我们依次定义材料属性及边界条件、导入几何模型、划分网格、加载数据、求解和结果分析。对不同构型、不同厚度、不同倾角以及不同材料特性的生物瓣膜瓣叶参数化模型进行线性、非线性力学性能分析。通过比较各种不同型面瓣叶应力分布情况发现:以椭球型面为基本构型瓣叶的第一主应力峰值低于其他型面瓣叶第一主应力峰值且椭球型面瓣叶较其他型面瓣叶应力分布较为均匀合理。因此论文采用椭球面作为生物瓣膜瓣叶的基本构型并用于生物瓣膜瓣架的设计、加工。生物瓣膜瓣架设计与加工是以生物瓣膜力学性能分析结果为依据并对生物瓣膜瓣架展开算法详细讨论而展开的。首先,我们完成了生物瓣膜支架平面成型模具、空间成型模具的设计。其次,用电火花线切割方法加工生物瓣膜支架平面成型模具并得到平面成型生物瓣膜支架;再次,用雕刻铣加工方法加工生物瓣膜支架空间成型凹凸模石墨电极;用电火花加工方法加工生物瓣膜支架空间成型凹凸模;最后,用补偿的方法预留生物瓣膜支架空间成型的回弹量,修正生物瓣膜支架空间成型凹凸模,解决生物瓣膜支架冲压成型后回弹变形问题并取得实际经验数据,最终得到与优化造型设计基本一致的生物瓣膜支架实体。生物瓣膜瓣架的构型来源于生物瓣膜瓣叶力学性能分析,而生物瓣膜瓣叶的造型取决于生物瓣膜瓣架的构型,因此生物瓣膜瓣架的精密成型与加工为延长生物瓣膜的使用寿命及更好地应用于临床奠定了良好的基础。
黄旭[9]2014年在《基于ANSYS的生物瓣膜流固耦合力学性能分析》文中提出心脏为人体血液提供源源不断的动力,一旦其瓣膜发生病症,将会危及人的生命安全。瓣膜置换是治疗风湿性心脏瓣膜病的主要手段。目前应用于临床的瓣膜主要分为机械瓣和生物瓣。生物瓣具有优良的血流动力学性能、不需要终生抗凝、血栓发生堵塞率低以及与心脏瓣膜有关的并发症发生少等优异性,使其在治疗心脏瓣膜病占有率上呈逐年上升的趋势。然而,由于瓣叶的形态、瓣膜材料以及血液的流动状态等因素,使得瓣膜易产生组织钙化、瓣叶撕裂等失效方式,不能够满足临床上对生物瓣膜寿命的较高期望。机械应力是造成生物瓣膜钙化和瓣叶撕裂的主要原因,设计并研制出性能优良、耐久性的生物瓣膜是国内外亟待解决的问题。论文首先以薄膜壳理论和心瓣流体力学理论为依据,利用计算机辅助设计软件PRO/E设计出椭球型面生物瓣膜模型。依据临床数据构建出动脉壁模型,然后利用ANSYS/WORKBENCH得到生物瓣膜与血液的流固耦合模型。基于血管力学和心脏力学,用ALE法推导出瓣叶与血液耦合的基本框架、原理与耦合方程,给出了ALE法在生物瓣膜流固耦合分析的上的可行性以及重要性。为了使模型的受力情况更接近真实环境,采用了临床上生理相关参数。最后,应用有限元分析软件ANSYS/WORKBENCH对所建模型进行有限元分析,得出应力分布结果,分别比较几种不同参数对生物瓣膜力学性能的影响。通过对生物瓣膜力学性能的分析,可以看出,生物瓣膜在工作情况下,其瓣叶上所受的最大等效应力和应力集中出现在瓣叶与瓣架的缝合区域,这与临床资料显示的瓣叶容易主要发生撕裂和组织钙化的病变区域是相符的。通过不同的生物瓣膜瓣叶泊松比对生物瓣膜力学性能的分析,当泊松比为0.3时,其瓣叶上各项主要参数都要优异与所选择的其它组对照数据,其动态力学性能较优。分析不同的弹性模量对生物瓣膜的力学性能显示,当生物瓣膜材料的弹性模量选择为1500Pa时,其动态力学各项性能较优。考虑瓣叶不同厚度对生物瓣膜力学性能的分析显示,当瓣叶的厚度为0.54mm时,其瓣叶各项动态力学性能较优。分析血液入口速度对生物瓣膜力学性能影响时,当入口速度为1m/s时,瓣叶上各项动态力学性能较优,其更好的满足了临床上的要求。通过对生物瓣膜的流固耦合动态分析,得到了不同参数对生物瓣膜力学性能影响,为设计和优化生物瓣膜,提高生物瓣膜耐久性提供重要的基础。本文使用有限元方法对生物瓣膜的流固耦合动态力学性能进行分析,所得到的瓣叶在血液的载荷作用下的应力分布更加真实,是瓣膜设计和分析的重要尝试,为瓣叶的设计、优化和加工提供了重要的参考和实验依据,对评估生物瓣膜的寿命和撕裂有着重要的指导意义。
吕昔琴[10]2009年在《天然交联剂交联制备人工生物心脏瓣膜的研究》文中研究说明心脏瓣膜病是危及人类健康的一种重要疾病。瓣膜置换术是其主要治疗方法之一。目前临床应用的心脏瓣膜有机械瓣和生物瓣两大类。尽管都能改善和延长患者的生命,但均未达到理想的程度。机械瓣置换术后需终生服用抗凝剂,否则会出现血栓等并发症;异种生物瓣术后不需长期抗凝,但易发生衰败和钙化,平均寿命仅为7-20年,不能满足需要。为了克服当今心脏瓣膜的局限性,利用组织工程学原理和技术制备的组织工程生物心脏瓣膜是瓣膜材料的新方向。生物瓣本身存在着机械强度低,易降解和失效等缺点,因此往往需要通过化学交联修饰的方法提高其稳定性。常用的化学交联剂是戊二醛,它可以提高瓣膜材料的强度,但是戊二醛交联制备的生物瓣易钙化,毒性高,细胞不容易贴附。因此需要研究新的交联剂,提高瓣膜强度的同时,对瓣膜细胞无毒副作用。槲皮素(QCT)是一种广泛存在于各种水果和蔬菜中具有很强的生物活性和广泛的药理学作用的天然产物。本论文用槲皮素交联制备了异种生物瓣后,测定其力学强度和弹性模量,抗酶降解能力,交联剂的释放速度,对细胞增殖的影响及抗钙化的能力等。研究表明,槲皮素交联的异种生物瓣的力学强度比未交联的和戊二醛对照组要高,在2.5 mg/ml时,达到了最大值;交联后的瓣膜性能稳定,在30天后强度依然保持刚交联完时的状态,未反应的槲皮素缓慢地从瓣膜上降解,36天后释放完毕;槲皮素交联的瓣膜抗酶降解能力与戊二醛相当,同时对内皮细胞的毒性比戊二醛低一百倍。槲皮素交联的瓣膜在模拟体液中浸泡后观察其抗钙化能力,结果显示,槲皮素的抗钙化能力明显高于戊二醛,瓣膜表面几乎没有钙沉积。实验表明,槲皮素交联的异种生物瓣,力学强度高,稳定性好,毒副作用小,有很强的抗钙化能力,是一种应用前景广阔的人工生物心脏瓣膜。去甲二氢愈创木酸(NDGA)是末端有两个儿茶酚基团的天然多酚产物,本论文研究了NDGA交联制备的组织工程生物心脏瓣膜支架。瓣膜支架在NDGA交联后,力学强度明显提高,而在120天后,最大拉伸强度基本保持不变,同时能够保存脱细胞瓣膜支架的多孔结构,利于组织工程构建时细胞贴附和向内生长。交联后的瓣膜支架稳定性显着提高,与戊二醛交联的瓣膜基本相当。过量未交联的NDGA释放迅速,同时对细胞的毒性较小,SEM电镜结果显示,内皮细胞能很好地在NDGA交联的瓣膜贴附。实验表明,NDGA交联的细胞外基质是一种新型的,有良好应用前景的组织工程心脏瓣膜支架。
参考文献：
[1]. 基于超微孔ePTFE的高分子材料介入人工心脏瓣膜实验研究[D]. 张本. 第二军医大学. 2014
[2]. 人工心脏瓣膜支架的设计[D]. 卢永要. 天津大学. 2004
[3]. 静电纺制备胶原蛋白/聚氨酯心脏瓣膜组织工程支架材料的研究[D]. 陈锐. 东华大学. 2010
[4]. 基于计算机辅助工业设计的生物瓣膜造型优化设计[D]. 郝利青. 山东大学. 2009
[5]. 成人骨髓间充质干细胞和脱细胞猪主动脉瓣构建组织工程化人工心脏瓣膜的实验室研究[D]. 马浩. 中国协和医科大学. 2008
[6]. 经胸和经食道超声心动图在经导管主动脉瓣人工瓣膜置换术中的应用研究[D]. 刘盈盈. 第二军医大学. 2013
[7]. 不同方法脱猪主动脉瓣膜细胞的对比研究[D]. 朱晓明. 郑州大学. 2007
[8]. 生物瓣膜瓣叶性能优化及瓣架成型加工方法研究[D]. 袁泉. 山东大学. 2008
[9]. 基于ANSYS的生物瓣膜流固耦合力学性能分析[D]. 黄旭. 山东大学. 2014
[10]. 天然交联剂交联制备人工生物心脏瓣膜的研究[D]. 吕昔琴. 华东师范大学. 2009
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