人工血管新進展!新材料可模擬天然血管結構

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當血管因疾病或外傷嚴重受損時,就需要血管移植物來進行修復,儘管自體血管往往是更佳選擇,還是可能因患者生理狀況限制而無法採取自體移植,此時就必須仰賴人工血管。

許多人工血管研究都在進行中,而雪梨大學(University of Sydney)領導的國際團隊在最新研究中也獲得了斬獲。運用開發的新穎技術,團隊打造出可以模擬活血管結構的材料,展現作為功能性血管移植物的潛力,對外科手術的未來具重大意義。

由原彈性蛋白及 PGS 製成的人工血管

天然血管管壁主要由多層結構組成,這些由有組織的彈性蛋白組成的環狀結構,讓血管能隨著血流擴張和收縮,目前用於手術的人造血管雖能提供支持,但不可降解的特性讓血流通暢性可能因時間推移降低,缺乏彈性的結構且也讓完整的動脈再生受到阻礙,同時製程相對漫長、複雜且昂貴。

相較之下,雪梨大學研究團隊開發的製程快速且明確,僅由原彈性蛋白(Tropoelastin, TE)及 PGS(polyglycerol sebacate)兩種人體耐受性良好的天然材料製成人工血管,其無孔微結構在植入後更能幫助含有彈性蛋白的管壁自然發育形成。

臨床前測試發現,將這種 TE-PGS 人工血管移植到小鼠體內後,小鼠身體能夠接受這種材料,並讓新的細胞和組織在正確位置生長,至 8 個月時便能形成看起來、行為和功能都像天然血管的「活血管」。

為可持續生長和發展的人工血管提供基礎

為了解決血流通暢及組織再生問題,科學家正在使用各種技術和材料製造可降解的血管移植物,相關研究也都取得了不同程度的成功,但研究人員強調,這是科學家們第一次看到人工血管在發育後,能與正常血管的複雜結構如此高度相似,同時血管也可在製造後安全儲存在無菌塑膠袋中等待移植。

資深作者 Anthony Weiss 認為,這項技術讓重建生物組織的複雜結構變為可行,不僅可能製造人工血管來輔助手術,還為未來創造如心臟瓣膜等合成組織奠定了基礎。

另一方面,論文合著者、全國兒童醫院再生醫學中心 Christopher Breuer 博士則對 TE-PGS 人工血管在兒童研究內的應用潛力感到興奮。目前當兒童因異常血管受苦時,外科醫生別無選擇只能使用短期內功能良好的合成血管,然而隨著年齡成長,患者無可避免需要額外的手術,這項新技術為能持續生長和發展的人工血管提供了基礎。

延伸閱讀:複方藥物首次在臨床證實,減少復發性心血管事件發生率

參考資料:
1. Advanced Materials, 2022,https://doi.org/10.1002/adma.202205614
2. https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2022/10/24/scientists-manufacture-living-blood-vessel.html

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