09.02.2026
研究人員歷時四年,成功開發並測試出一種可加固受損血管、且能在體內逐漸分解的獨特複合材料。該研究的主要部分由利貝雷茨技術大學(Technical University of Liberec, TUL)自然科學、人文與教育學院化學系生物工程部的 Eva Kuželová Košťáková 團隊負責。參與此大型研究計畫的所有科學家,因其在醫學研究與技術開發方面的貢獻,榮獲捷克衛生部 2025 年榮譽獎。
Eva Kuželová Košťáková 表示:「在項目結束一年後獲得這項榮譽,是一個令人驚喜的肯定。這份獎項屬於整個優秀的研究團隊,尤其是由查理大學心臟外科醫師 Jiří Moláček 與 Lucie Vištejnová 所領導的團隊。」她同時也是 TUL 自然科學、人文與教育學院副院長。
研究團隊為心臟外科手術開發了一種由可生物降解聚酯製成的奈米纖維層材料。這些奈米纖維經加工後可作為醫療植入材料,並在動物實驗中進行測試。Kuželová Košťáková 指出:「生物工程部在相關領域具有長期研究經驗與技術基礎,因此能完成這些關鍵工作。」研究的主要目標,是以可在體內降解的繃帶材料取代目前常用的 Gore-Tex 血管繃帶。
在現代心血管外科中,人工血管材料常被用於血管搭橋、血管補片或血管外部支撐。例如在肺動脈繃帶術(Pulmonary Artery Banding, PAB)中,傳統上會使用 Gore-Tex 材料。然而 Gore-Tex 是由聚四氟乙烯(PTFE)製成,無法在人體內分解,因此若需要移除通常必須再次手術。
本研究的目標是開發一種新型複合材料,必須同時具備足夠的機械強度與柔韌性,使外科醫師能將其包覆於病變血管外側,用以加強血管壁、促進組織再生並調節血流。同時,該材料應能在完成支撐功能後逐漸降解,最終完全被人體吸收,避免患者進行第二次手術。
此研究由四個科研機構共同合作完成。利貝雷茨技術大學生物工程部負責製備多種類型的可生物降解聚酯奈米纖維,並進行材料篩選及電紡絲製程。捷克科學院岩石結構與力學研究所則將奈米纖維與膠原基質結合,以改善材料特性。主要的動物實驗與手術則在查理大學醫學院與普爾森附屬醫院進行,由心臟外科醫師負責操作。布拉格捷克理工大學工程學院則負責進行生物力學測試,包括分析實驗動物血管樣本的力學特性。
研究人員在實驗過程中持續監測血管的機械性能,以確保使用繃帶支撐的血管能達到與健康血管相近的力學表現。動物實驗使用豬與兔的頸動脈模型。結果顯示,新材料可與血管壁組織良好整合,並在約六個月內完全降解,而在最初約八週的關鍵恢復期內仍能提供足夠的機械支撐。
最終,研究團隊確定最佳材料為己內酯與乳酸共聚物(polycaprolactone-lactide copolymer)奈米纖維,並透過 Nanospider™ 技術製備。該技術可快速且精確地生產奈米纖維材料。這種聚合物具有生物可降解特性,分解後主要產物為水與二氧化碳,其降解速度則取決於材料形狀、表面積以及與膠原基質的結合方式。
在研究過程中,體內測試也出現一些意料之外的情況。例如,在對照實驗中使用的 Gore-Tex 材料在動物腹腔內出現形態改變,形成意想不到的結構,令外科醫師感到驚訝。
研究團隊最終證實,該材料在安全性與功能性方面均具有良好表現,且製造流程具可重複性。未來下一步將進入臨床評估與醫療認證階段。
對 Eva Kuželová Košťáková 而言,這也是她首次以利貝雷茨技術大學共同主持人身分領導完成的重要研究計畫。她表示,這項成果對她的教學工作同樣具有重要意義,因為學生能親眼看到自己的研究成果獲得專業社群的肯定與認可。