博士生研发小口径人工血管

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打造6毫米直径的“生命通路”

中青报·中青网记者 胡春艳 通讯员 李晴

天津大学化工学院2020级博士生李双阳正在备置“体内精准可视化小口径人工血管”。受访者供图

将水凝胶预聚体缓缓注入小口径人工血管模具中，用手轻轻握住模具，短短10分钟，一段6厘米长、直径仅6毫米的人造血管就诞生了。经测试，其强度和柔韧性等都可与天然血管媲美。这是第八届“创青春”中国青年创新创业大赛决赛现场的精彩一幕。

“体内精准可视化小口径人工血管”由天津大学化工学院董岸杰教授团队的2020级博士生李双阳研发，目前这款双层结构水凝胶人造血管已进入大动物实验阶段，这意味着，这款直径不足6毫米的“生命通路”离走出实验室、走到患者身边越来越近了。

据国家心血管病中心日前发布的《中国心血管健康与疾病报告2021》显示，每5例死亡中就有两例死于心血管病。血管移植和血管重建修复是心血管疾病的主要或辅助治疗手段。对人造血管研究的关注，来自李双阳的真实经历。当时他正在读研究生，假期回家时听说邻居准备做心脏搭桥手术，可当医生想截取其大腿部的大隐静脉血管用于搭桥时发现，患者有严重的静脉曲张，其血管无法取用。这时李双阳才知道，心脏搭桥需要的是6毫米以下直径的小口径血管，可目前在全球范围内还找不到一款理想的小口径人造血管产品。

“从目前来看，自体血管依然是受损血管的理想替代品，但是它存在局限性。”李双阳说，首先自体血管的来源有限，需要从患者自身截取一段健康的血管，这必然会对患者产生二次创伤，还可能产生并发症。还有很多患者无法从自身找到理想的血管用于移植。长期以来，如何制得符合临床要求的人造血管一直是全球科研人员研究的热点。

读博期间，李双阳在导师董岸杰教授的指导下，结合自己对生物医药的兴趣，选择抗凝血涂层作为研究方向。李双阳团队研究了目前常用的几类人造血管材料，发现现有材料都存在一些局限性。涤纶血管已经被广泛应用于大口径血管的置换手术中，可一旦用于小口径血管，术后短期易形成血栓；聚四氟乙烯材料具有良好的抗血栓形成能力，但质地较硬，手术缝合难，血管通畅性较低；聚氨酯材料弹性好，也抗血栓形成，但又不够稳定；还有天然桑蚕丝人工血管，口径可小至1毫米，但结构不稳定，强度较低。

李双阳解释说，理想的人造血管既要能与人体的血液和组织很好地相容，还要有一定强度不易变形，又要具有与天然血管类似的自愈合能力，保持在人体内长期性能稳定，等等，因此研制过程需要突破一系列关键技术。

“小口径人工血管的研究一直都是难题，而从生物材料仿生角度入手，也许可以拨云见日。”李双阳设想模仿天然血管的三层结构，搭建一种双层结构的人工血管。

面对一个个难题，李双阳团队创新地把人造血管分为两层分别突破。他们将抗凝血的两性离子水凝胶层当作血管的内壁，使管腔具有超亲水性，有比天然血管内皮表面更佳的超润滑性，“蛋白质等都附着不上去”，避免了管壁血栓的形成。同时，他们利用大强度水凝胶作为人造血管的外层，使其具有很好的顺应性和缝合强度，长期使用不易变形或扭折成角，针穿刺后不渗血。另外，这样的人造血管因为微孔尺寸小于细胞尺寸，能够避免炎症细胞的浸润，降低炎症反应，避免增生和狭窄，使其和人体能和平共处、相安无事。

值得一提的是，血管内层的氟化水凝胶不仅具有抗凝血功能，还增加了人工血管可视化性能，能帮助医生对植入后的人工血管形态进行无创地精准监测，随时可获得准确、动态、整体三维的信息。

经过3年多的埋头钻研，“体内精准可视化小口径人工血管”终于研发成功。

“人造血管的制作周期一定要短，制作过程要便捷、可定制，因为患者等不起。”李双阳清楚，对那些命悬一线的患者而言，每分每秒都格外珍贵。

目前，这款小口径人工血管与国际上已公开报道的最前沿技术相比，产品制备周期从1.5个月减少至10分钟。更重要的是，他们采用的技术使得生产成本比传统的组织工程技术低了8成。

该项目斩获第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛和第八届“创青春”中国青年创新创业大赛两个国家金奖。获奖后，李双阳团队迫切地期待尽快把这项科研成果转化成产品。

“如果创新是从0到1，那么创业就是从1到100。”李双阳清楚，从实验室到批量化生产车间，再到最终产品上市，要走的路还很长。

目前，团队已经研发出“具有自愈合功能的仿生人工血管”以及“用于医用导丝/导管表面的超润滑涂层”等一系列产品，而“体内精准可视化小口径人工血管”已完成临床前的生物安全性能检测与大动物实验阶段。

李双阳和团队创立了“心衢生物”公司，期待用一根根小小血管连接出一个个生命的坦途。