下肢动脉疾病有着较高的心脑血管卒中率和心血管意外风险,是老年人最常见的疾病之一。血管支架由于较低的手术风险和手术并发症,以及较好的远期通畅率,是对病变有延长或是伴有高危因素患者的首选治疗方法。因此,血管支架的研究也成为产业界和学术界极为关注的课题。但大多数现有研究忽视下肢动脉复杂的力学环境,导致支架生物力学性能尤其是弯曲柔顺性不足、疲劳下的变形机理不清晰;对支架壁厚方向传质的影响不重视;以及内皮化不足等都是支架设计和研究过程中遇到的问题。因而,通过材料选择、支架结构设计以及支架表面功能化改性,提高血管支架的生物力学性能及内皮化能力,增加远期通畅率是目前相关研究的焦点和亟需解决的问题。除此之外,下肢血管支架的一些评价方法借鉴于上肢动脉血管支架,而对于上肢动脉血管支架,径向的压缩作用和脉动作用为其主要受力行为,下肢动脉经受更为复杂的复合作用力,包括压缩、弯曲、扭转、轴向拉伸等;还有一些评价方法不能准确反映产品的服役环境,如用水渗透性来间接表示支架的血液渗透性能。针对上述问题,本文基于编织技术,针对下肢动脉血管设计并制备了涤纶/镍钛合金复合编织血管支架,并对其的力学性能和构效关系进行了研究,同时探究了支架的体外传质性能,进一步地,构建了编织血管支架表面促内皮化的改性方法,在不影响其原有物理机械性能的前提下,提高支架的生物相容性。因此本文初步建立和完善下肢血管支架的综合评价体系,同时深入探讨支架结构对于其力学性能、疲劳性能和传质效能等的影响。首先,从下肢动脉疾病对血管支架的临床需求出发,选取生物相容性良好的涤纶长丝和广泛用于自膨胀式支架的镍钛合金丝为原料,利用管状编织技术产品的优良轴向柔顺性,将涤纶长丝和镍钛合金丝一体编织成型,得到涤纶/镍钛合金编织血管支架。其中镍钛合金分为裸丝(镍钛合金裸丝)和涤纶复丝包覆的镍钛合金包覆纱,镍钛合金裸丝和镍钛合金包覆纱统称为镍钛合金纱线。通过改变镍钛合金纱线(镍钛合金裸丝或镍钛合金包覆纱)在编织机上的排列,得到表面镍钛合金纱线平行(A型)和交叉(B型)的两种支架结构,并对不同结构支架的径向压缩性能、轴向弯曲和扭转性能进行评价,分析其本构关系。研究表明,随着镍钛合金包覆纱编织角的增大,即表面涤纶复丝与纱线轴向夹角的增大,纱线之间的最大静摩擦力增加。在支架径向压缩过程中,涤纶复丝限制了镍钛合金纱线的滑移,增大的纱线间摩擦力进一步减少了支架的轴向伸长和编织角下降,保证了支架较大的径向支撑强力。相比于B型支架,在变形回复过程中不仅需要克服镍钛合金纱线之间的摩擦力还要克服镍钛合金纱线和涤纶复丝之间的摩擦力,A型支架只需克服镍钛合金纱线和涤纶复丝之间的摩擦力,其形状恢复时间更短。复合结构支架轴向弯曲刚度由其组成纱线的弯曲刚度和纱线之间的摩擦力共同决定,因此A型支架比B型支架有更好的轴向柔顺性。在扭转过程中,所有支架均能保持管腔的开放,但B型支架长度方向出现屈曲,对应其扭转曲线扭转力的峰值。此外,考察了所开发的涤纶/镍钛合金编织型支架的弯曲疲劳性能,通过人工管道体外弯曲疲劳测试仪,在磷酸盐缓冲液(pH=7.2)中,支架水平端固定,竖直端水平运动使其发生弯曲角度为40°-130°往复弯曲,疲劳时间设为7 d和30 d,观察疲劳前后支架形貌变化和聚合物热力学性能的改变,同时定量评价单个弯曲循环过程中的支架弯曲力和能量消耗。依此提出四种编织支架弯曲下的变形模型:A型支架风琴式屈曲模型(accordion buckling),B型支架内表面的菱形屈曲模型(diamond-shaped buckling),B型支架外表面的颈延模型(neck propagation)以及涤纶复丝之间的微屈曲模型(microbuckling)。对于A型支架,镍钛合金包覆纱在整个长度方向上呈螺旋形,且作为整个支架的结构支撑,其在支架受到弯曲作用时承担着几乎全部的作用力,不管是内侧还是外侧镍钛合金包覆纱像风琴一样发生变形。此外由于镍钛合金包覆纱远大于涤纶复丝的弹性模量,使得镍钛合金包覆纱间的运动,也带动了与之接触的涤纶复丝的摩擦运动。涤纶复丝在支架表面沿着其长度方向的剪切运动使得涤纶复丝发生微屈曲,而交织点附近的涤纶复丝在与支架表面有一定方向的平面的剪切运动,则会导致线圈的形成。对于B型支架,镍钛合金包覆纱在轴向呈对称,支架弯曲内侧的压缩变形主要是支架局部镍钛合金包覆纱对角线发生屈曲,支架外侧主要发生伸长变形,编织角和管径均随长度而减小。菱形屈曲和颈延模型本质上都是弹性变形,但由于支架中纱线摩擦力的存在,弯曲后的支架很难恢复到其原来形态。平面内涤纶复丝的剪切变形,同样引起支架发生微屈曲变形。同时,为了深入研究支架血液和血栓的传质性能,本文制备了不同参数的编织型支架,建立了支架厚度方向上的孔隙参数计算模型,构建了支架人工血液渗透性能和血栓子阻隔性能的体外数值计算模型;同时采用人工管道水渗透性测试仪,体外验证模型的准确性。首先根据部分测量参数,计算编织型支架厚度方向的孔隙率、水力半径、雷诺系数,以及沿程阻力系数;根据达西公式,计算血管支架在一定压力下厚度方向上的流体体积。参考ASTM F1670-2008标准,合成了人工血液,用以替代ISO 7198-2016中的水来体外评价血管支架的血液渗透性能,使人工血液的表面张力更接近人体体液和血液,用以验证所建模型。依据经典的纤维过滤理论研究支架的血栓传递性能,主要发生单根纤维的拦截阻隔和惯性碰撞阻隔机理,并进一步计算纤维集合体的血栓阻隔效率。为了模拟人体内的血栓颗粒,利用鸭血制备了干燥的动物血栓,并将其按颗粒大小分类。结果表明,计算的血液透过量与实际测量值较为接近;且根据纤维过滤模型计算得到的血管血栓子阻隔效率与实验测得的阻隔效率较吻合,尤其是对于颗粒尺寸较大的血栓,因此在一定程度上可以用来计算血管支架的血栓阻隔性能,从而可指导编织血管支架的设计与制备。进一步地,由于内皮化不足造成的血管平滑肌细胞过度增生、血栓形成,导致支架内再狭窄仍是腔内治疗的主要并发症。尤其是下肢动脉血管,其直径较小、血流较慢,血栓容易堆积,再狭窄的发生率更高。目前主要方法是通过携带紫杉醇等药物洗脱支架来抑制平滑肌细胞的增生,降低血管再狭窄率。但研究表明,药物洗脱支架同时延缓了内皮细胞的黏附、迁移和增殖,造成血管支架内皮化不足以及晚期支架再狭窄。同时很多研究者通过在支架上体外种植内皮细胞实现其快速内皮化,或者在支架表面固定金属/金属氧化物如钛或氧化钛等来改变支架表面的拓扑结构和亲疏水性,但一方面不稳定的固定作用一定程度上限制了其应用,另一方面这些改性方法会改变支架原有的物理力学性能,并不适用于编织血管支架。因此本文探索了一种适用于编织血管支架的内皮化改性方法,首先合成了聚多巴胺纳米粒子,利用聚多巴胺的超黏附性能吸附在血管支架表面,然后将内皮细胞选择性吸附的生物活性多肽REDV与聚多巴胺纳米颗粒共价键结合,研究支架改性前后的物理力学、血液相容性及内皮细胞黏附性能。结果表明,表面改性后的支架,其壁厚、径向压缩力以及轴向弯曲刚度等物理力学性能并未发生明显改变,改性没有改变原有的纤维交织结构;且改性后支架的溶血率降低,尤其是表面接枝有REDV的支架,其溶血率为0;少量血小板黏附于支架表面,但未见伪足,证明血小板未被激活;同时在相同的培养时间内,改性后的支架表面有更多的内皮细胞黏附,并有更多的细胞因子如NO释放,都证明了聚多巴胺和REDV是一种有效且适合于编织血管支架的生物相容性改性方法。综上所述,本文成功制备了涤纶/镍钛合金复合编织型血管支架,建立了金属长丝和聚合物复丝一体编织的管状成型体系;研究了多种力学环境下下肢动脉血管支架的性能及其构效关系,系统分析了纺织成型、纱线性质、支架结构等对支架力学性能的影响;利用体外血管弯曲扭转疲劳仪,深入探索了编织型血管支架的弯曲疲劳性能及纱线变形机理;建立了编织型血管支架厚度方向上的孔隙参数模型及人工血液渗透性能和血栓子阻隔性能的体外数值计算模型,进一步指导编织血管支架的设计与制备;同时针对下肢血管编织支架,初探了促内皮化改性、同时不影响其物理力学性能的理论与实践方法,为进一步优化涤纶/镍钛合金编织血管支架的生物学性能奠定了基础。