新型國產(chǎn)生物源性膠原涂層滌綸血管抗血漿滲出及抗出血性能研究初探

張 程，王鵬程，吳柯葉，丁以群

根據(jù)智研咨詢發(fā)布的《2019－2025 年中國人造血管行業(yè)市場現(xiàn)狀分析及投資前景預(yù)測報告》［1］及《2019 年中國心外科手術(shù)和體外循環(huán)數(shù)據(jù)白皮書》［2］： 自 2014 年，我國大血管手術(shù)及人造血管銷量呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢。 然而，目前國內(nèi)人造血管主要依靠進(jìn)口產(chǎn)品；且由于多種原因，我國目前人造血管出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。 盡快實現(xiàn)人造血管國產(chǎn)化是擺在眼前的緊迫任務(wù)。 本研發(fā)團(tuán)隊與多家國內(nèi)企業(yè)合作研發(fā)的人造血管已完成結(jié)構(gòu)設(shè)計、靜態(tài)仿真及樣品試車。 在正式生產(chǎn)用于動物實驗的原型血管前，擬進(jìn)行急性動物預(yù)實驗，初步評價該人造血管材料在不同血壓、血細(xì)胞比容（haematocrit，HCT）狀態(tài)下的抗血漿滲漏及抗出血性能，探討其與國際市場上已商品化的兩種人造血管材料的差異。

1 材料與方法

1.1 材料 血管補(bǔ)片4 塊：分別購自Maquet 公司、Vascutek 公司及兩種自主研發(fā)的生物源性膠原涂層滌綸血管。 實驗動物：健康的實驗用藏豬1 只，雌雄不限，體重40～50 kg。 銀蛇（廣州）醫(yī)療科技有限公司提供實驗場地、手術(shù)器械；吻合縫線使用美國強(qiáng)生Ethicon Everpoint 6－0 （Ethicon， Cincinnati， OH）。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組 將4 塊同樣大小的補(bǔ)片分為對照組（2 種商品化補(bǔ)片）和實驗組（2 種自研血管材料），將Maquet 血管定義為對照組補(bǔ)片 1，將 Vas?cutek 血管定義為對照組補(bǔ)片2；將兩種自主研發(fā)的生物源性膠原涂層滌綸血管定義為實驗組補(bǔ)片3 及實驗組補(bǔ)片 4。 將每種材料修剪成 1 片 2 cm×1.5 cm 血管補(bǔ)片，隨機(jī)編號。 在手術(shù)、稱量及統(tǒng)計過程中，外科醫(yī)生、稱量人員及統(tǒng)計分析師均不知曉某一編號的補(bǔ)片所對應(yīng)的生產(chǎn)商。

1.2.2 動物準(zhǔn)備 本實驗符合動物倫理和動物福利的相關(guān)要求，并嚴(yán)格遵循實驗動物福利與3R 原則設(shè)計。 普通飲食飼養(yǎng)實驗動脈，術(shù)前禁食、禁水8 h。 給予實驗動物肌注舒泰（5 mg／kg）和硫酸阿托品（0.08 mg／kg），待動物安靜后備皮，在股靜脈處留置靜脈穿刺管、頸動脈留置動脈測壓管后，行氣管插管，機(jī)械輔助通氣。 實時監(jiān)測肢體導(dǎo)聯(lián)心電圖、血壓及舌血氧飽和度。

1.2.3 實驗過程 術(shù)者不知曉補(bǔ)片品牌，兩名手術(shù)醫(yī)生分別具備心血管外科主任醫(yī)師和主治醫(yī)師資格，年體外循環(huán)手術(shù)量均超過300 臺。 實驗藏豬右側(cè)臥位，左胸后外側(cè)區(qū)域碘伏消毒、鋪巾；經(jīng)左側(cè)第四肋間切口開胸，顯露胸部降主動脈；縱向切開降主動脈表面縱隔胸膜，游離降主動脈，長度約為10 cm；游離并燒斷肋間動脈。 在游離區(qū)使用血管阻斷鉗分別阻斷近心端和遠(yuǎn)心端；在降主動脈上做4 個縱向切口，切口長度為 1.5 cm，切口間距 0.5 cm。 修剪切口，去頂，使其在開放后呈現(xiàn)1 cm×1.5 cm 破口；用 Ethicon Everpoint 6－0 Prolene（Ethicon， Cin?cinnati， OH）縫線將四塊補(bǔ)片縫合，修補(bǔ)降主動脈缺損。 開放降主動脈遠(yuǎn)心端血管阻斷鉗，檢查吻合口處出血，修補(bǔ)活動性出血點；然后開放近心端血管阻斷鉗，用紗布壓迫止血5 min。 行血氣分析，將 pH值糾正至 7.35 ～7.45；記錄 HCT；測量 ACT，調(diào)整至正常水平。 通過使用血管活性藥物及部分阻斷降主動脈遠(yuǎn)心端，調(diào)整收縮壓至 60 ～70 mmHg、90 ～100 mmHg 及 130 ～145 mmHg；在三種血壓狀態(tài)下，在每一補(bǔ)片上方放置一個已經(jīng)稱重的棉球；3 min 后移除，稱重。 重復(fù)三組，記錄數(shù)據(jù)。 在10 min 內(nèi)快速輸入林格氏液，25 ml／kg，記錄 HCT，通過使用血管活性藥物及部分阻斷降主動脈遠(yuǎn)心端，將收縮壓調(diào)整至130～145 mmHg，重復(fù)采用上述棉球稱量法記錄出血量。

1.2.4 統(tǒng)計學(xué)分析 數(shù)據(jù)用stata12 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，重量變化數(shù)據(jù)為棉球置入前后質(zhì)量的差值。所有數(shù)據(jù)經(jīng)方差分析，P＜0.05 判斷差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 補(bǔ)片外觀及針感 補(bǔ)片1 為Maquet；補(bǔ)片2 為Vascutek；補(bǔ)片3、4 為本團(tuán)隊采用不同工藝研發(fā)的產(chǎn)品。 肉眼觀察補(bǔ)片1 薄于其他三款補(bǔ)片，易縫性及針感上4 款產(chǎn)品無明顯差異。 見圖1。

圖1 圖四種不同補(bǔ)片動物實驗觀察

2.2 不同HCT 及血壓下棉球重量的變化 HCT 為0.39 的不同血壓下及 HCT 為 0.31 的血壓為 130 ～145 mmHg 時各補(bǔ)片上棉球重量變化（表1）。 HCT為 0.39 血壓為 60～70 mmHg 時，實驗組棉球重量變化均小于對照組 1（P＜0.05），差異有統(tǒng)計學(xué)意義。其余各種情況下實驗組棉球重量變化與對照組無明顯差異，實驗組間無明顯差異（表2）。 在收縮壓為130～145 mmHg 時，HCT 為 0.39 和 0.31 這兩種不同HCT 時棉球重量變化無明顯差異（表3）。

表1 不同HCT 及不同血壓下棉球重量變化值

表2 不同HCT 及不同血壓下棉球重量變化統(tǒng)計分析

表3 4 種補(bǔ)片在相同血壓*不同HCT 情況下棉球重量變化

3 討 論

人造血管的研究是眾多涉及多個交叉學(xué)科的前沿研究課題之一。 早在1959 年，我國就有先驅(qū)采用紡綢制作人工血管進(jìn)行動物實驗，實驗短期通暢率為 60.7%，但并發(fā)癥發(fā)生率較高，為 42.9%［3］。 目前國內(nèi)臨床使用的血管主要依賴于進(jìn)口，大口徑人造血管產(chǎn)品主要采用膨體聚四氟乙烯和滌綸聚酯制作［4］，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在臨床上有廣泛應(yīng)用；小口徑的人造血管臨床效果仍不理想，是研究的熱點［5］。 理想的人造血管要求其理化性能穩(wěn)定，不退化；機(jī)械力學(xué)性能良好，具有一定的強(qiáng)度及柔軟度；纖維網(wǎng)孔徑適宜，易縫性良好；無明顯滲血或能在較短的時間內(nèi)止血，無血漿滲出；生物相容性良好，組織反應(yīng)較輕，易形成血管內(nèi)外膜，不易形成血栓，遠(yuǎn)期通暢率理想；尺寸多樣，適應(yīng)不同部位血管需要［6－8］。 而抗血漿滲漏及滲血特性是臨床應(yīng)用的最首要要求之一。 本團(tuán)隊所研發(fā)的20 mm 直徑聚酯編織人造血管已經(jīng)通過部分理化參數(shù)的體外測試，包括血管壁滲水率及力學(xué)性能等。 在擬行動物實驗前，需對本血管抗血漿滲出及抗出血性能進(jìn)行測試，通過動物預(yù)實驗來確定檢測方法的可行性，同時，通過與商品化人造血管的比較，初步評價本膠原蛋白涂層人工血管的抗血漿滲漏和抗出血性能方面是否存在顯著性差異。

人工血管的抗?jié)B血性能與其制備方法相關(guān)，目前的制備方法包括：纖維連接法、組織工程化［9］、3D打?。?0］等。 在此基礎(chǔ)上，通過制備的后處理及確切優(yōu)良的縫合也可提高抗?jié)B血性能。 后處理大多通過增加涂層實現(xiàn)，本次實驗組人工血管采用膠原蛋白涂層處理，力求改善組織相容性。 實驗分組采用雙盲法，由第三方取4 款人造血管修剪合適大小補(bǔ)片用于實驗，術(shù)者不知曉補(bǔ)片的組別和品牌。 植入操作過程順利，各組人造血管的易縫性及針感無明顯差異。 實驗為急性抗血漿滲出及抗出血性能實驗，而不是測量補(bǔ)片抗血漿滲出及抗出血性能的極限實驗，故在正常的凝血狀態(tài)（非肝素化）下，吻合完畢后，自身凝血成分封閉人工血管空隙（均未使用細(xì)針穿刺排氣），并逐漸提高血壓及稀釋血液后測量血漿滲出及出血情況。 肉眼觀察，實驗組和對照組均未見明顯滲液及滲出，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：在HCT 0.39、血壓60～70 mmHg 的狀態(tài)下，實驗組滲出少于對照組1（P＜0.05），差異有統(tǒng)計學(xué)意義。 考慮此組實驗數(shù)據(jù)為吻合完后的第一組測量數(shù)據(jù)，自身凝血成分尚未封閉人工血管腔隙，結(jié)合對照組1 肉眼觀察厚度上明顯薄于其他三款補(bǔ)片，其滲出較多可能與此相關(guān)。隨后自身凝血成分在補(bǔ)片內(nèi)表面的累積發(fā)揮作用，在不同血壓下，各組間滲出無明顯差異（P＞0.05）。即4 款補(bǔ)片的抗出血性能相當(dāng)。 在收縮壓為130 ～145 mmHg 時不同的HCT 的情況下，同一補(bǔ)片的滲出無明顯差異（P＞0.05），考慮不同的 HCT 對補(bǔ)片的滲出影響不大。 此次為非肝素化動物凝血功能正常的情況下進(jìn)行的實驗，肝素化、低體溫等更嚴(yán)苛情況下補(bǔ)片的抗出血性能仍需進(jìn)一步實驗檢測。

本研究不足之處：實驗數(shù)據(jù)來自于一只實驗動物，樣本量少，可能導(dǎo)致統(tǒng)計結(jié)果無明顯差異，后續(xù)研究將根據(jù)本實驗結(jié)果增加樣本數(shù)量，降低數(shù)據(jù)偏倚。 本次研究僅測試本團(tuán)隊研發(fā)的新型國產(chǎn)人造血管材料的抗血漿及抗出血性能，擬進(jìn)一步研究該產(chǎn)品的組織相容性、抗血栓性、長期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。

綜上所述，在凝血功能正常的情況下，新型的國產(chǎn)人造血管材料即刻的抗血漿滲出及抗出血性能優(yōu)于對照1 組；隨著自身凝血成分在人造血管內(nèi)壁的附著，不同血壓、HCT 狀態(tài)下，該新型的國產(chǎn)人造血管材料抗血漿滲出及抗出血性能與其他兩種已商品化的人造血管無差別；同一血壓狀態(tài)下，HCT 的變化對人造血管的滲出影響不明顯。 雖然該新型的國產(chǎn)人造血管材料在抗血漿滲出及抗出血性能上與其他兩種已商品化的人造血管無差別，甚至在即刻抗出血性能上優(yōu)于對照1 組，但其距臨床應(yīng)用尚遠(yuǎn)，仍需更深入的實驗研究。