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生醫材料期末報告

生醫材料期末報告. 49940017 彭敬豪 49940040 連昶富. 人造血管. 目 錄. 人工血管介紹. 人造血管能代替的主要功能是輸送血液。現主要用於置換中、大動脈，作用是以人造血管來連接血管的兩斷端，使血液循環得以恢復。如何防止血栓形成是植入人造血管的關鍵問題。目前的人造血管大都是採用聚酯纖維或聚四氟乙烯纖維編織成的具有一定孔隙的皺狀管子，把它植入體內，可形成一層假內膜，不再引起凝血和栓塞，較好地解決了防止血栓形成的問題。. 人工血管的要求. 生物相容性 包含組織相容性及血液相容性 。 組織相容性是指在材料與鄰近組織之反應，材料 本身

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生醫材料期末報告

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Presentation Transcript

  1. 生醫材料期末報告 49940017 彭敬豪 49940040 連昶富 人造血管

  2. 目 錄

  3. 人工血管介紹 • 人造血管能代替的主要功能是輸送血液。現主要用於置換中、大動脈，作用是以人造血管來連接血管的兩斷端，使血液循環得以恢復。如何防止血栓形成是植入人造血管的關鍵問題。目前的人造血管大都是採用聚酯纖維或聚四氟乙烯纖維編織成的具有一定孔隙的皺狀管子，把它植入體內，可形成一層假內膜，不再引起凝血和栓塞，較好地解決了防止血栓形成的問題。

  4. 人工血管的要求 • 生物相容性包含組織相容性及血液相容性。 • 組織相容性是指在材料與鄰近組織之反應，材料本身 　不可釋放有毒物質，引起周圍組織病變，減少發炎 （inflammation）及免疫反應的發生。 • 以人工血管來說，血液相容性尤其重要，以下幾點可 看出是否具血液相容性： • 不可有嚴重的凝血或溶血反應 • 不會對紅血球、白血球、血小板造成破壞 • 不會改變血漿中的蛋白質 • 不會破壞酵素。 • 生物穩定性也相當重要。人工血管植入體內後，不能有降解的情形，否則會有嚴重的情形發生，例如釋放有毒的單體（monomer）。

  5. 人工血管的應用範圍 • 人工血管的可以用於以下幾個方面：（1） 動脈疾病：用替代或者架橋（血管旁路手術）的方式來來恢復血液的通路從而來治療胸主動脈、腹主動脈、骼動脈等血管段。動脈疾病，如動脈栓塞或者動脈瘤。（2） 靜脈疾病：可以替代或者架橋（血管旁路手術）的方式來治療靜脈疾病，如布－加氏綜合症。（3） 動-靜脈瘺：可以運用在慢性腎病的血液透析過程中，在四肢部分連接自身動脈和靜脈，形成一條可反復穿刺的血液​​透析通路。

  6. 人體血管手術分類 • 生物組織型 • 自體移植血管 • 同種移植血管 • 異種移植血管 • 高分子合成型 • 達克龍（Dacron；PET） • 鐵氟龍(ePTFE) • 聚胺基甲酸酯（PU，polyurethane） • 生物混合型 在高分子材料表面壁鍍上一層生物性材料，以提高其生物相容性。 • 組織工程型人工血管 利用組織工程的方式，作出類似天然血管的取代物

  7. 達克龍（Dacron；PET） • 達克龍纖維多採用滌綸編織人工血管已商品化的人工血管之一，以編織的方式製成人工血管，依編織的方法分針織（knitted）與梭織（woven）兩種，其優點具有良好的機械性質，己大量應用於臨床，如治療主動脈瘤，主動脈狹窄，上下腔靜脈切除更換術等。適合用於血壓高的主動脈與大口徑的動脈，同時編織技術的進步，除了正常直管之外，亦能編織成雙叉的人工血管。由於編織的方式，使其孔徑（pore）較大，在手術之前必須先作預凝血，避免植入後有漏血的情形發生。此外達克龍的血液相容性不佳，較不適合作小直徑的人工血管。

  8. 製作方法 • 針織是用纖維做線圈式編織，伸展性較差，多孔性大，質地柔軟，其斷端不易鬆散、縫合容易。 • 梭織是因纖維上下左右穿梭編織及經緯線編織，織物纖維緊密，具有豐富的伸展性，多孔性細緻而小，但其斷端容易鬆散，呈毛刷狀，質地堅硬、縫合困難。

  9. 鐵氟龍(ePTFE) • 聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。是為一種化學抵抗性極佳的高分子材料，鐵弗龍人工血管，其製造方法是將纖維狀的聚四氟乙烯與潤滑劑混合後擠出，潤滑劑經加熱移除後拉伸再應用燒結技術。 • 由於燒結且充分拉伸的多股四氟線編織而成，并在四氟液中進行了完全的浸漬，在編織過程中再次浸漬。擁有可撓性的特征，尺寸安定性，具有良好的抗壓縮，防擠壓及高的結構強度和密度。 • 鐵弗龍人工血管的優點是血液相容性佳，且孔徑較小，不需作預凝血、平滑容易縫合。但是沒有縱向彈性及血管壁易生成假性動脈瘤，且植覆內皮細胞亦有困難。

  10. 聚胺基甲酸酯（PU，polyurethane） • 主要是由二異氰酸鹽（diisocyanate）、鏈延長劑（chain extender）、及長多元醇（polyol）等三種成分之高分子材料所合成，因為其各種物理及化學性質，可以經由不同單體及方法合成，是一種含多相（multiphase）的彈性體排列組合。 • 這種結構非常類似生物體血管內壁:宏觀上是十分光滑的表面,但是從微觀上看,卻是一個雙層脂質的液體基質層,中間嵌有各類糖蛋白和糖脂質。這種宏觀光滑、微觀多相分離的結構使其血管壁具有優異的抗凝血性能。 • 同時PU又具有優異的耐疲勞性、耐磨性、高彈性和高強度,因此被廣泛用於生物醫學材料領域,用於製作人工心臟、人工肝、介入導管及高分子控緩釋藥物等等。

  11. 聚胺基甲酸酯（PU，polyurethane） • 人工血管開發研究材料發現，可經由分子結構設計調整其物性及化性，以滿足特定的需求。由於具有相當優秀的機械性質，可經由加工技術控制孔隙度（porosity），以及調整達到與天然血管順應性的匹配。 • 但已發現如在長期使用過程中PU在體內會出現老化降解和鈣化現象,材料出現裂紋,甚至破壞。 • 認為PU降解機理主要為免疫反應細胞如巨噬細胞、異物巨細胞所引起的氧化降解。發現人造血管的管壁內有較多散在的炎性細胞的侵潤, 因而炎性反應是誘發降解的根本因素。目前唯使用達克龍（Dacron）或鐵弗龍（Teflon）人工血管之材料。

  12. 生物混合型人工血管 • Albumin 白蛋白，蛋白素：不加鹽即能溶於水的任何一類蛋白質。它與球蛋白不同，能保持在硫酸銨的半飽和溶液中。通常指血清白蛋白。可提高人工血管的抗凝性能。

  13. 生物混合型人工血管 • fibronectin纖維連結素：一種細胞外基質蛋白、高分子糖蛋白，廣泛分布于人體細胞表面和血漿中。有助於多種細胞(尤其成纖維細胞)互相黏附。可促進內膜形成，進而抑制凝血的發生。

  14. 生物混合型人工血管 • gelatin 明膠：一種可溶性蛋白質，由膠原加水煮沸而製成，此一過程中，膠原部分會降解。有促進細胞黏附和生長的功能，從而在植入後能誘導內膜形成，防止凝血。

  15. 碳塗層血管 可以顯著提高血管流通率。均匀鑲嵌於血管内壁的碳原子與血管壁有機的结合成一體，具有良好的生物相容性。碳塗層微弱的負電荷排斥血小板在管壁的沉積，有效减少血栓形成的機會，可以顯著提高血管流通率。

  16. 組織工程型人工血管 • 利用組織工程的方式，作出類似天然血管的取代物（graft）。首先作組織培養，使其形成一層組織，再包覆成圓管狀而形成人工血管。 • 目前這種類似天然血管的取代物可分為三類： • Endothelium synthetic grafts • Cell and biocompatible scaffold-based tissue engineered vascular graft • Cell-based tissue engineered vascular graft

  17. Endothelium synthetic grafts • 在生物體內取得天然血管，並使其內皮細胞分離，在體外培養一段時間，而後植覆在合成型人工血管或混合型人工血管內壁，此方法結合高分子材料好的機械性質及提高生物相容性。例如以ePTFE為基材之人工血管內壁植入內皮細胞，在臨床實驗之暢通率有68﹪。

  18. Cell and biocompatible scaffold-based tissue engineered vascular graft: • 使用具生物相容性材料（降解／非降解）製成圓管狀支架，植入平滑肌細胞（smooth muscle cells）培養四週以上，使其產生基質取代降解的支架或填滿支架間的空隙，成形之後在管內表面植上內皮細胞，如此形成兩層結構的人工血管。

  19. Cell-based tissue engineered vascular graft • 此法無需支架作細胞培養，先將平滑肌細胞與皮膚纖維母細胞（fibroblasts）在平面培養基培養形成單層組織，而後將組織取下環繞在圓柱上，使其成為圓管，再培養一段時間取下，在其管內表面植覆內皮細胞。

  20. 參考文獻 • 相關網站 • http://scholar.google.com.tw/scholar?start=10&q=%E4%BA%BA%E9%80%A0%E8%A1%80%E7%AE%A1%E6%9D%90%E6%96%99&hl=zh-TW&as_sdt=0,5&as_vis=1 • http://tw.swewe.com/word_show.htm/?271080_1&%E4%BA%BA%E5%B7%A5%E8%A1%80%E7%AE%A1 • http://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/organs/heart/rgxg/xzrgbm.html • http://222.247.54.152/Fulltext/zgsywkzz200006027.pdf

  21. 參考文獻 • 蔡易瑾、徐善慧，內皮細胞動態植覆、培養與物理刺激於碳酸酯型聚胺酯人工血管之研究，國立中興大學化學工程學系碩士論文，2002。 • 林大鈞、徐善慧，內皮細胞植覆於聚胺基甲酸酯人工小血管之評估，國立中興大學化學工程學系碩士論文，2001。 • 陳建安、徐善慧，聚胺酯人工小血管內皮細胞化之體外評估，國立中興大學化學工程學系碩士論文，2004。

  22. 參考文獻 • http://www.biostent.com.tw/BAS%E4%BD%9C%E7%94%A8%E6%A9%9F%E8%BD%89-%E8%87%AA%E9%86%AB%E5%AD%B8%E6%9D%90%E6%96%99%E4%B8%AD%E6%89%BE%E5%88%B0%E7%9A%84%E4%B8%BB%E8%A6%81%E8%AD%89%E6%93%9A.htm • http://www.biostent.com.tw/BAS%E4%BD%9C%E7%94%A8%E6%A9%9F%E8%BD%89-%E8%87%AA%E9%86%AB%E5%AD%B8%E6%9D%90%E6%96%99%E4%B8%AD%E6%89%BE%E5%88%B0%E7%9A%84%E4%B8%BB%E8%A6%81%E8%AD%89%E6%93%9A.htm

  23. THEEND 謝謝各位的聆聽

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