心血管疾病(CVD)已被世界卫生组织(WTO)列为人类死亡的主要原因之一。其中,冠心病和心脏瓣膜病是临床上常见的心血管疾病。除了传统的药物治疗外,血管搭桥与瓣膜置换手术分别是目前针对这类疾病比较有效的治疗手段。越来越多的研究者利用组织工程技术体外或在体构建具有生物活性和生理功能的血管支架和人工瓣膜,虽然取得了一些进展,但仍存在很多挑战。研究人工血管组织再生机制对于设计和开发新一代人工血管具有重要的指导意义,而针对生物瓣膜钙化问题导致的使用寿命有限的问题,开发新一代生物瓣膜抗钙化交联技术是目前临床上的迫切需求。针对上述问题,展开本论文研究内容,包括(1)人工血管组织再生机制研究,(2)抗钙化生物瓣膜新交联技术研究。循环血液和外周组织在血管再生过程中都发挥着非常重要的作用。研究二者对于人工血管植入后内皮层形成和平滑肌细胞再生的影响规律,对设计新一代可促进快速内皮且抑制血管狭窄的人工血管具有重要的指导意义。细胞在不同孔径纤维支架中的细胞迁移能力不同,纳米纤维孔径小不利于细胞长入,而微米纤维支架有利于细胞迁移。利用细胞在两种不同纤维结构中迁移能力差异的特性,我们设计双层微纳米纤维结构的人工血管来控制外周组织和循环血液中细胞的浸润,从而阐述二者对人工血管再生的影响规律。我们通过静电纺丝技术制备了四种不同结构的血管支架:微米纤维单层支架、外层微米纤维-内层纳米纤维双层支架、外层纳米纤维-内层微米纤维双层支架、纳米纤维单层支架,分别命名为均一粗支架,外粗里细支架,外细里粗支架和均一细支架。进而我们利用大鼠左侧颈总动脉置换模型来考察四种人工血管的再生情况,通过组织学染色和组织免疫荧光染色技术研究人工血管植入后新生组织和毛细血管形成情况,进一步分析内皮层形成、平滑肌细胞再生和支架中干细胞以及巨噬细胞的分布情况。实验数据显示四种类型的血管支架中均存在不同程度的血管再生。与外细里粗支架相比,在外粗里细支架中有较厚的新组织形成和平滑肌细胞层,表明外周环境对新生组织和平滑肌层再生的贡献大于外周血液。另外,均一粗血管支架和外粗里细支架的血管化相当,并且显著优于外细里粗组,说明人工血管移植到体内后外周组织的微环境对其血管化起着主导作用。总之,与循环血液相比,外周组织在人工血管的平滑肌层再生和血管化过程中发挥着更重要的作用。这部分工作突出强调了外周组织在血管再生过程中的重要性,为通过调节血管外周组织微环境来设计理想人工血管的思路提供了理论支持。为克服用传统交联剂-戊二醛处理的生物瓣膜材料钙化严重、使用寿命短的缺点,我们利用多酚类化合物的交联功能,开发一种新型交联剂交联脱细胞牛心包材料,使其具备更好的力学性能和稳定性,并显著减少组织钙化、炎症及血栓的发生,进而延长瓣膜使用寿命。姜黄素属于多酚类化合物,具有抗氧化、降血脂、抗炎、强化血管壁、防止动脉硬化、抗血栓形成等作用,是一种可降解、无毒、无致癌性的天然物质。在第三章节中,我们用姜黄素溶液交联脱细胞后牛心包材料,用传统的戊二醛(GA)交联剂处理组作为钙化阳性对照,市售产品(Sino)作为阴性对照,测试其力学特性、细胞毒性和血液相容性,并用Wistar幼鼠皮下埋植模型考察其抗钙化性能。结果显示与GA组和Sino组相比,姜黄素交联显示出较好的体外血液相容性、细胞相容性以及体内抗钙化性能。姜黄素处理组的细胞毒性和钙化水平显著降低,埋植2周和4周的钙沉积量仅为0.57±0.37 μg/mg和0.96±0.75 μg/mg,解决了 GA交联的生物瓣膜毒性大和钙化严重的缺点。同时,与GA组和Sino组相比,姜黄素组植入后有大量细胞长入材料内,这提示我们姜黄素交联生物材料可能会促进组织修复和再生。总之,姜黄素可以作为一种新型交联剂交联生物瓣膜,能减少瓣膜的钙化并促进组织再生。本部分研究提供了一种新的抗钙化生物瓣膜交联剂。