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用100 g L-1葡萄糖制備的S-BNC管顯示出比用50 g L-1葡萄糖獲得的管略弱的強度(圖8(A)),盡管最終BNC產量如圖7所示高出4%。用50 g L-1和100 g L-1果糖制備的S-BNC管的最終強度(14天)未顯示顯著差異(P>0.05)。與用葡萄糖獲得的D-BNC管相比,圖8(B)清楚地顯示了用果糖制備的D-BNC管具有更強的拉伸強度,表明較高的果糖濃度由于更高的BNC產量(圖7)導致更高的強度。用不同葡萄糖濃度制備的D-BNC管的強度未顯示顯著差異(P>0.05),這與D-BNC產量相似。目前尚不清楚為什么S-BNC管的強度與產量無關。通常,更大的BNC產量應導致更高的拉伸強度。一個可能的解釋是,除了BNC質量含量和纖維網絡外,BNC纖維的排列、聚合度和結晶度也可能在機械性能中起關鍵作用。這些與纖維相關的因素可能受糖的類型和濃度以及生物反應器類型的影響,應在未來的工作中予以考慮。
壁厚是表征拉伸強度的重要因素。考慮使用“kPa”單位來評估拉伸強度。然而,此處測試的BNC管是水凝膠狀的,過于柔軟,并且處于高度溶脹狀態,含水量超過95%。高含水量使得難以準確測量BNC管的實際壁厚,特別是對于S-BNC管。S-BNC管的外表面過于松散且易變形,無法準確測量壁厚,如果使用“kPa”會導致較大誤差。管壁的結構可能受多種因素影響,包括培養基、培養條件和生物反應器類型。水凝膠狀軟BNC管和天然血管的壁參數測量已被證明是不準確的。15如果使用基于生物反應器尺寸的理論壁厚(2.5 mm)(因為生物反應器的內腔在培養14天后充滿BNC),則用“kPa”獲得的變化趨勢應與使用“N”相同。因此,在評估水凝膠狀樣品時,“N”應優于“kPa”。此外,由于通常選擇單位為“N”的絕對力來評估組織血管的拉伸強度,15,16,24,25這將便于與其它論文報告的強度值進行比較。
到目前為止,小口徑人造血管尚未成功應用于臨床治療。因此,尚無小口徑人造血管拉伸強度要求的標準。目前,自體和外源血管是小口徑血管置換的主要來源。來自不同組織或器官的天然血管可能具有不同的拉伸強度,來自兒童或成人的血管也可能顯示出不同的拉伸強度。除此之外,天然血管的參數會因供體的尺寸、年齡、體重、性別和種族而異。然而,關于天然組織血管強度的確切數據很少報道。
不同的研究小組已經證明了組織血管拉伸強度的巨大差異。例如,一篇論文證明健康人腹主動脈的拉伸強度范圍從8.5N到13.8N。24另一篇論文中,人大隱靜脈和臍靜脈的拉伸強度范圍分別為19.6N至31.8N和16.8N至27.4N。25我們的結果已經證明,一些BNC管的拉伸強度與報道的人靜脈強度相當。
爆破壓
管爆破壓在一定程度上表明了圓周方向的強度。如圖9所示,所有管均能承受人體正常血壓(0.012-0.019 MPa,90-140 mmHg26)。與拉伸強度不同,BNC管的爆破壓與BNC產量的關系不明確。用100 g L-1果糖獲得的D-BNC管的爆破壓(0.116±0.014 MPa)比用50 g L-1果糖的D-BNC管大約2.2倍,這可能歸因于更高的BNC產量。盡管所有最終的S-BNC產量相似,但用100 g L-1果糖的S-BNC管的爆破壓比用50 g L-1果糖的S-BNC管大28%(0.041±0.003 MPa對比0.032±0.003 MPa)。較高的果糖濃度導致較高的爆破壓。有趣的是,用50 g L-1葡萄糖制備的BNC管的爆破壓大于用100 g L-1葡萄糖制備的管,盡管用100 g L-1葡萄糖的BNC產量更高。然而,在相同葡萄糖濃度情況下,S-BNC管和D-BNC管之間未檢測到顯著差異(P>0.05)。管壁中不均勻的纖維分布可能導致不同的薄弱點,這應對爆破壓產生決定性影響。
透水性
BNC已被證實具有高持水能力,其中超過90%的水可以被納米纖維網絡鎖定。BNC管網絡中未結合的水在正常人體血壓(90-140 mmHg)下可以透過多孔管壁,這將使血管移植物在人體內外進行營養交換,并且僅當透水性過高時才會導致血液滲漏。透水性也可能反映多孔支架的孔隙通暢性,這對于組織工程中的營養運輸和細胞向內生長非常重要。除此之外,透水性可能影響血管移植物的內皮化。適當的透水性可能促進移植物內表面形成穩定的蛋白層,從而防止早期血栓性閉塞并增強內皮化。27先前的一項研究表明,透水性在10至40 mL cm-2 min-1之間可能有利于小直徑聚氨酯血管移植物的通暢性。28然而,尚未報道適用于用作血管移植物的BNC管的透水性范圍。
圖10說明了果糖培養期間BNC管透水性的變化。結果表明,培養4天后,用果糖制備的所有BNC管的透水性均小于9 mL cm-2 min-1。雖然已建議透水性范圍在10至40 mL cm-2 min-1之間,但這僅適用于聚氨酯移植物。27考慮到BNC管的化學成分、結構和性能與聚氨酯移植物不同,聚氨酯移植物的透水性不能與BNC管相比較。與臨床使用的缺乏持水能力的PET和ePTFE人造血管不同,BNC管中大量的未結合水為營養運輸提供了一個良好的平臺。除此之外,據報道,柔韌的纖維網絡不會阻礙細胞遷移。13從這個意義上講,所有管的透水性都是可接受的。
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