DOI:10.1088/1748-605X/ab8e98

组织工程血管有望为需要外科血管重建的心血管疾病患者提供替代的小直径血管移植物。在本研究中，通过脉动灌注系统以周向机械拉伸来刺激人皮肤成纤维细胞接种的聚乙醇酸（PGA）电纺丝支架。PGA支架是使用定制的静电纺丝装置制备的，以共电喷涂牺牲性聚环氧乙烷微粒来增加孔径和体积孔隙率。将暴露于周向机械拉伸的组织工程血管与在静态条件下培养而没有任何机械刺激的工程血管进行比较。组织学横截面显示，机械拉伸和静态条件下的工程血管厚度相似，但是Masson三色染色的胶原蛋白量几乎是原来的两倍。胶原蛋白含量的定量分析表明，与静态血管相比，暴露于机械拉伸的人体组织工程血管中的胶原蛋白含量高出60％。总的胶原蛋白交联是相似的，但是基于每个胶原蛋白，静态血管中的交联明显多于拉伸血管。应力-应变曲线显示，机械拉伸的组织工程血管具有显著更高的极限拉伸强度（UTS为1.86±0.14 MPa（n=6））和弹性模量（EM为7.62±0.39 MPa（n=6）），而静态工程血管的UTS为0.31±0.07 MPa（n=5），EM为1.37±0.21 MPa（n=5）。组织工程血管机械性能的主要决定因素与胶原含量相关，受胶原交联的影响最小。因此，电纺支架的多功能性与仿生培养系统相结合，可产生由细胞外基质组成的组织工程血管，用作血管移植物。

图1.静电纺丝装置，在静电纺丝PGA的同时静电喷涂PEO微粒（A）。带有蠕动泵的生物反应器系统，将PBS循环到生物反应器中，而静电纺丝的PGA支架则通过硅胶管进行圆周拉伸（B）。图（B）中的插图是生物反应器中PGA支架的俯视图。

图2.去除内径为4.5mm，壁厚为800µm（A）的PEO微粒后的PGA电纺支架。（B）含PEO微粒的电纺PGA支架的横截面，（C）去除PEO微粒后的电纺PGA支架的横截面，（D）仅电纺PGA支架的表面，（E）含PEO微粒的PGA电纺支架的表面，（F）去除PEO微粒后的PGA电纺支架的表面SEM图像。插图（B）和（C）的比例尺分别为400µm和50µm。（D）和（F）的比例尺为10µm。（E）的比例尺=20µm。

图3.静电纺丝PGA支架的性能。仅PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的纤维直径（µm）（n=40根纤维）（A）。PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的孔面积（μm2）（n=40）（B）。仅PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的整体孔隙率（％）（n=6）（C）。仅PGA支架（PGA）和去除PEO后的PGA支架（PGA-PEO）的UTS（MPa）（D）和EM（MPa）（E）（n=6）。*显著差异，P<0.05。

图4.静态和拉伸TEV的组织学横截面。苏木精和曙红染色（A）静态和（D）拉伸；Masson三色染色胶原蛋白（B）静态和（E）拉伸；Verhoeff Van Gieson染色弹性蛋白（C）静态和（F）拉伸。比例尺=100µm。

图5.TEVs的应力-应变曲线：拉伸（实线），静态（虚线）。

图6.TEV的机械性能。（A）UTS（MPa），（B）EM（MPa），（C）爆破压力（mm Hg）。（n=5，静态TEV；n=6，拉伸TEV）。*显著差异，P<0.05。

图7.胶原蛋白含量和交联。（A）胶原蛋白（干重的胶原蛋白含量百分比）（n=5静态，n=6拉伸）。（B）胶原蛋白交联（组织含量）（n=5，静态TEV；n=4，拉伸TEV）。（C）胶原蛋白交联（胶原蛋白含量）（n=5，静态TEV；n=4，拉伸TEV）。*显著差异，P<0.05。