天津大學(xué)化工學(xué)院2020級(jí)博士生李雙陽正在備置“體內(nèi)精準(zhǔn)可視化小口徑人工血管”。受訪者供圖

將水凝膠預(yù)聚體緩緩注入小口徑人工血管模具中，用手輕輕握住模具，短短10分鐘，一段6厘米長(zhǎng)、直徑僅6毫米的人造血管就誕生了。經(jīng)測(cè)試，其強(qiáng)度和柔韌性等都可與天然血管媲美。這是第八屆“創(chuàng)青春”中國(guó)青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽決賽現(xiàn)場(chǎng)的精彩一幕。

“體內(nèi)精準(zhǔn)可視化小口徑人工血管”由天津大學(xué)化工學(xué)院董岸杰教授團(tuán)隊(duì)的2020級(jí)博士生李雙陽研發(fā)，目前這款雙層結(jié)構(gòu)水凝膠人造血管已進(jìn)入大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，這意味著，這款直徑不足6毫米的“生命通路”離走出實(shí)驗(yàn)室、走到患者身邊越來越近了。

據(jù)國(guó)家心血管病中心日前發(fā)布的《中國(guó)心血管健康與疾病報(bào)告2021》顯示，每5例死亡中就有兩例死于心血管病。血管移植和血管重建修復(fù)是心血管疾病的主要或輔助治療手段。對(duì)人造血管研究的關(guān)注，來自李雙陽的真實(shí)經(jīng)歷。當(dāng)時(shí)他正在讀研究生，假期回家時(shí)聽說鄰居準(zhǔn)備做心臟搭橋手術(shù)，可當(dāng)醫(yī)生想截取其大腿部的大隱靜脈血管用于搭橋時(shí)發(fā)現(xiàn)，患者有嚴(yán)重的靜脈曲張，其血管無法取用。這時(shí)李雙陽才知道，心臟搭橋需要的是6毫米以下直徑的小口徑血管，可目前在全球范圍內(nèi)還找不到一款理想的小口徑人造血管產(chǎn)品。

“從目前來看，自體血管依然是受損血管的理想替代品，但是它存在局限性。”李雙陽說，首先自體血管的來源有限，需要從患者自身截取一段健康的血管，這必然會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生二次創(chuàng)傷，還可能產(chǎn)生并發(fā)癥。還有很多患者無法從自身找到理想的血管用于移植。長(zhǎng)期以來，如何制得符合臨床要求的人造血管一直是全球科研人員研究的熱點(diǎn)。

讀博期間，李雙陽在導(dǎo)師董岸杰教授的指導(dǎo)下，結(jié)合自己對(duì)生物醫(yī)藥的興趣，選擇抗凝血涂層作為研究方向。李雙陽團(tuán)隊(duì)研究了目前常用的幾類人造血管材料，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有材料都存在一些局限性。滌綸血管已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于大口徑血管的置換手術(shù)中，可一旦用于小口徑血管，術(shù)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，但質(zhì)地較硬，手術(shù)縫合難，血管通暢性較低；聚氨酯材料彈性好，也抗血栓形成，但又不夠穩(wěn)定；還有天然桑蠶絲人工血管，口徑可小至1毫米，但結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，強(qiáng)度較低。

李雙陽解釋說，理想的人造血管既要能與人體的血液和組織很好地相容，還要有一定強(qiáng)度不易變形，又要具有與天然血管類似的自愈合能力，保持在人體內(nèi)長(zhǎng)期性能穩(wěn)定，等等，因此研制過程需要突破一系列關(guān)鍵技術(shù)。

“小口徑人工血管的研究一直都是難題，而從生物材料仿生角度入手，也許可以撥云見日。”李雙陽設(shè)想模仿天然血管的三層結(jié)構(gòu)，搭建一種雙層結(jié)構(gòu)的人工血管。

面對(duì)一個(gè)個(gè)難題，李雙陽團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地把人造血管分為兩層分別突破。他們將抗凝血的兩性離子水凝膠層當(dāng)作血管的內(nèi)壁，使管腔具有超親水性，有比天然血管內(nèi)皮表面更佳的超潤(rùn)滑性，“蛋白質(zhì)等都附著不上去”，避免了管壁血栓的形成。同時(shí)，他們利用大強(qiáng)度水凝膠作為人造血管的外層，使其具有很好的順應(yīng)性和縫合強(qiáng)度，長(zhǎng)期使用不易變形或扭折成角，針穿刺后不滲血。另外，這樣的人造血管因?yàn)槲⒖壮叽缧∮诩?xì)胞尺寸，能夠避免炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，降低炎癥反應(yīng)，避免增生和狹窄，使其和人體能和平共處、相安無事。

值得一提的是，血管內(nèi)層的氟化水凝膠不僅具有抗凝血功能，還增加了人工血管可視化性能，能幫助醫(yī)生對(duì)植入后的人工血管形態(tài)進(jìn)行無創(chuàng)地精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)可獲得準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)、整體三維的信息。

經(jīng)過3年多的埋頭鉆研，“體內(nèi)精準(zhǔn)可視化小口徑人工血管”終于研發(fā)成功。

“人造血管的制作周期一定要短，制作過程要便捷、可定制，因?yàn)榛颊叩炔黄稹?rdquo;李雙陽清楚，對(duì)那些命懸一線的患者而言，每分每秒都格外珍貴。

目前，這款小口徑人工血管與國(guó)際上已公開報(bào)道的最前沿技術(shù)相比，產(chǎn)品制備周期從1.5個(gè)月減少至10分鐘。更重要的是，他們采用的技術(shù)使得生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)的組織工程技術(shù)低了8成。

該項(xiàng)目斬獲第七屆中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和第八屆“創(chuàng)青春”中國(guó)青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽兩個(gè)國(guó)家金獎(jiǎng)。獲獎(jiǎng)后，李雙陽團(tuán)隊(duì)迫切地期待盡快把這項(xiàng)科研成果轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品。

“如果創(chuàng)新是從0到1，那么創(chuàng)業(yè)就是從1到100。”李雙陽清楚，從實(shí)驗(yàn)室到批量化生產(chǎn)車間，再到最終產(chǎn)品上市，要走的路還很長(zhǎng)。

目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出“具有自愈合功能的仿生人工血管”以及“用于醫(yī)用導(dǎo)絲/導(dǎo)管表面的超潤(rùn)滑涂層”等一系列產(chǎn)品，而“體內(nèi)精準(zhǔn)可視化小口徑人工血管”已完成臨床前的生物安全性能檢測(cè)與大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。

李雙陽和團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立了“心衢生物”公司，期待用一根根小小血管連接出一個(gè)個(gè)生命的坦途。

中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 胡春艷 通訊員 李晴

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