高分子化合物紡績人工血管技術の探究

　　“紡績人工血管系に高分子化合物を用いた紡績ざいりょう、紡績機械を通じて、紡績技術を応用して作られた管状物体は、ねじれや萎縮が起こらない柔軟な螺旋状紡績管状織物を造紋処理を経て360°曲げ可能に形成した。その機能は、人体の血管が閉塞し、創傷が断裂し、動脈が狭くなったり、動脈瘤を患ったりして切除する必要がある場合に、対応する口径の人工血管で接続して、人の命を救うことができる。

1人工血管材料の発展

人工血管の開発は20世紀初頭に始まり、各国の学者はまず金属、ガラス、ポリエチレン、シリコンゴムなどの材料で作られた管状物を用いて大量の動物実験を行ったが、短期間に腔内血栓を合併しやすいため臨床的に広く応用されなかった。1952年Voorhees[2]まずビニルを人工血管にすることを研究し、従来の人工血管管壁の無透過性を変えた。次に、Voorhees、Blakemore、Jaretzkiは大量の臨床実験を行い、血管代用品の発展史上のマイルストーンである網目を持つ人工血管を開発した。繊維材料と医学生物材料の発展に伴い、Voorheesに続いて、各国の労働者は各種材料、各種加工方法で生産された空隙の人工血管を研究し、動物実験と臨床に用いている。その後、専門家たちはPVC、PAN、シルク、ナイロン、ビスコース繊維などの多くの材料をテストした。PANとナイロン製の人工血管は体内で退化するため、この2つの材料はすぐに淘汰される。

現在、人工血管に最も多く使用されている原料はポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン繊維などの合成繊維であり、それらの構造安定性は良く、人体内で分解せずに長期的に働くことができる。

2人工血管の研究現状

海外における人工血管の研究現状

海外の人工血管は長い間の発展を経て成熟しており、現在、成形された移植シームレス管状人工血管が開発されており、長さに応じて徐々に直径を変えることができる。この形状と直径の変化は、経糸本数を絶えず変更し、コンピュータ制御のジャカード織機を用いて行われる。この技術は織後加工のプロセスを省略し、特に分岐織物などの織工に適している。ラッシャー編み機では管状と交差管状人工血管を織ることができる。現在、多くの研究は半導体繊維、特に吸収性二成分繊維、表面改質、三次元ステントの応用に集中している。

我が国の人工血管の研究現状

ここ数年来、我が国の人工血管の開発と開発に対する成果と突破は主に以下のいくつかの方面に現れている：（1）人工血管の生物力学性能の特徴。わが国では、1960年代に第1世代のシルク人工血管を自社開発したが、現在も輸入人工血管が中心となっている。製品開発に影響を与える要因は多くの面であるが、人工血管の生物力学的基本性能の研究が深刻に欠乏していることが主な原因の一つである。（2）一連の経編人工血管を開発し、そして人工血管の全体的なレベルと単繊維レベルの紡績構造と力学的な性能から、人工血管の管壁構造と性能の変化に対して研究を行った。（3）近年、人々の生活の質に対する要求の高まり、医学モデルの転換に伴い、外科治療原則の全体的な傾向も低侵襲的で簡潔な方向に発展し始めた。動脈拡張性疾患に対して、国内では微小侵襲的な血管腔内療法が出現し、その原理は血管内に金属ステント、人工血管複合体移植体を移植することにより、病変段血管を正常循環血流の外に遮断することである。この治療法は創傷が小さく、回復が速く、合併症が小さく、簡潔で低侵襲、治療効果が確実な利点がある。

3人工血管の開発及び使用における主な問題点

我が国の人工血管の開発を制約する主要な要素

調査によると、現在、我が国の各病院の臨床手術で採用されている人工血管の多くは輸入である。このような状況に基づいて、我が国の人工血管の研究開発を制限する要素を分析するのは主に3つの方面がある。1つは我が国の高分子材料の発展の制限であり、例えば小径人工血管の開発に用いられるポリウレタン類製品、血管組織工学基布に用いられる良好な生物性能を有する分解性材料の発展はすべて人の意を尽くさない。第二に、各業界間の良好な協力が不足しており、人工血管の研究開発は材料工学、生物工学、医学と紡績工学などの各学科に関わる交差学科であり、各学科の専門人材が業界間の溝を突破し、密接に協力し、視野を共有してこそ、大きな進展を得ることができる。第三に、人工血管の生物力学的性能特性評価に対する研究が不足し、研究開発過程において適切な試験手段がなく、製品の品質を体外検査と評価し、短期の動物実験だけを通じて研究を行った。

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人工血管の使用における主な問題点

　　紡績人工血管の加工と後整理面の原因による血管品質問題は主に滲血が深刻で、抗脱散性能が悪い、自己支持構造が不良で、陥没しやすい、縦方向と径方向の順応性が悪いなどが現れている。最大孔径と抗浸透性は手術中の不浸透血と手術後の細胞成長を実現する基本要素である。布地の浸透性と布地の密度、組織構造及び使用される糸の構造は大きく関係している。現在、国内で製造されている人工血管に存在する重要な問題は、織物の抗浸透能力がまだ比較的に劣っていることである。様々な方法を通じて、織物の厚さは要求に達することができるが、浸透性は依然として今後の研究の重要な面である。

そのため、国内外の人工血管研究の格差と我が国の人工血管の発展を制限する制約条件を十分に認識し、我が国の製品開発に力を入れ、早めにシリーズ製品の国産化を実現しなければならない。

4人工血管の今後の研究の重点

小口径の人工血管開存率を解決する技術

理想的な人工血管は良好な組織適合性、抗血栓性、物理安定性、抗感染性と外科医の使用に便利であるべきである。小口径人工血管に存在する主な問題は人工血管に抗血栓性が全くなく、血液が内腔を流れる時、血流量が小さく、流速が遅いため、人工血管腔面に壁付き血栓が形成しやすく、それに伴って血凝固が亢進し、血流がより緩やかになり、血栓層が厚くなり、最終的に人工血管の閉塞を招くことである。晩期平滑筋の過渡増殖は内膜を厚くし、小口径血管腔がより狭くなり、血管再建失敗の主な原因でもある。

生体材料の表面と血液の適合性を改善する

ポリマー表面の親水性を高めることで、ポリマーと血液成分の相互作用を低減することができる。ポリマー表面の親水性が向上し、その界面自由エネルギーを低下させることができ、血漿蛋白量が少なく分解しやすいため、血栓形成を阻止することができる。ポリマー表面の親水性は、表面にポリエチレンオキシド側鎖をグラフトすることが広く有望な方法であることが証明されている様々な方法によって向上することができる。

材料表面に生物活性物質を導入する

外因性材料の表面に血液と材料の表面との相互作用を妨げる物質を硬化させることで、血液との適合性を改善することができる。多くの生物活性物質が使用されているが、ほとんどの作業は抗凝固剤ヘパリンの硬化方法に集中している。

人工血管材料の表面アーティファクト

血液と正常な血管腔面との相互作用がないため、血管内皮細胞は完璧な血液適合性表面とされている。そのため、多くの学者が外因性材料、特に人工血管表面に内皮細胞を被覆し、血液との適合性を改善しようと試みている。生体材料を用いた表面アーティファクトは血液適合性を改善する巧妙で有効な手段であるが、このような表面検索面の安定性にはまだ問題がある。内皮細胞の接着を促進する物質、例えばフィブリン、フィブリノーゲンまたは抗内皮細胞抗体を利用することは内皮細胞核人工合成材料を安定的に結合させるための有効な方法であることが実験により証明された。

人工血管は血管移植にとってかなり重要な役割を果たしている。現在、異なる直径の形状の人工血管があり、血管の異なる部位に応じて、異なる材料と加工方法を採用し、それに相応の特性を持たせ、これはある程度人民の需要を満たしている。生活水準と医療水準の向上に伴い。人工血管は体内に移入すると人体の一部となるため、良好な弾力性と脱散性、適切な血液への浸透性能、絶えず伸張と収縮する抗疲労性、人体組織と体液の抗老化性など、これらの性能はさらなるテストと研究する。