心血管疾病仍然是全球主要的死亡原因之一，因此需要采取諸如在搭橋手術中使用血管移植物等解決方案（Naegeli等人，2022年）。由Dacron或膨脹聚四氟乙烯（ePTFE）等材料制成的合成血管移植物是大直徑血管重建的金標準（Spadaccio等人，2019年；Soares等人，2022年）。然而，小直徑合成移植物（

去細胞化過程對于組織工程應用至關重要（Li等人，2023年），其目的是去除組織中的免疫原性細胞成分，同時保留剩余細胞外基質（ECM）的化學組成、生物活性和機械性能。對于大多數組織（薄組織除外），去細胞化通常是一個耗時的過程，需要結合物理、化學和酶處理才能獲得最佳效果（Crapo等人，2011年；Kang和Yang，2024年；Rodríguez-Rodríguez等人，2018a年）。采用多種處理方法有助于通過減少處理時間或溶質濃度來平衡有效的去細胞化與結構保存（Kang和Yang，2024年）。標準程序通常涉及將組織浸入去細胞化溶液中并攪拌。攪拌可以保持高濃度的去細胞化劑，并降低組織表面的細胞碎片濃度，從而促進有效擴散。然而，需要注意的是，攪拌不會在組織內產生間質流動。因此，去細胞化溶液滲透到更深組織層主要依賴于被動擴散，在某些情況下則依賴于滲透壓或靜水壓梯度。盡管研究發現使用靜態、攪拌或灌注方法對大直徑血管的去細胞化沒有顯著差異（Simsa等人，2019年），但在去細胞化小直徑血管（如用于搭橋手術的血管）的長段時，攪拌的局限性更加明顯。

自1974年以來，人類臍靜脈（HUV）一直被用于血管搭橋移植（Oblath等人，1978年）。對96名患者的股腘動脈搭橋移植臨床試驗顯示，手術后六年的HUV移植物累積通暢率顯著高于PTFE假體（71.4%對比38.7%（Aalders和van Vroonhoven，1992年）。盡管結果令人鼓舞，但仍存在跛行和動脈瘤擴張等限制。另一方面，由于比HUV更小，去細胞化的人類臍動脈（HUAs）已成為小直徑移植物的有希望的選擇（Kerdjoudj等人，2008年；Gui等人，2009年）。HUAs的細胞外基質主要由I型膠原蛋白和彈性蛋白組成；膠原纖維在血管壁中以縱向和環向排列分布，而彈性蛋白則局部存在于內膜層（Mallis等人，2020年）。McFetridge團隊開發了一種方法，即在升高的跨壁壓力下用去細胞化溶液灌注靜脈（Montoya和McFetridge，2009年；Abousleiman等人，2008年；Rodríguez等人，2012年）。這種方法產生了對流性跨壁流動，有助于清除血管壁內的細胞碎片并顯著提高去細胞化效率。然而，當我們的團隊應用類似的灌注技術去細胞化長段HUAs時，僅觀察到微弱的跨壁流動和較差的去細胞化效果。這一意外結果可能源于HUV和HUAs之間的固有差異，例如壁結構和組成的差異。特別是，HUA的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示外膜表面有一層薄的保護層，而透射電子顯微鏡（TEM）圖像則顯示了一層電子密集層。因此，Tuan-Mu等人（2020年）對外表面進行了局部消化處理，去除了外膜層，從而提高了HUAs壁的通透性，便于后續的去細胞化過程。Gou等人（2023年）的機械分析表明，盡管外層非常薄，但它具有高硬度，其去除顯著提高了HUAs的順應性。

去細胞化過程涉及從血管移植物中去除細胞。組織學分析和SEM證實，這一過程導致膠原纖維變得更松散、卷曲程度降低，蛋白聚糖的密度也降低（Tuan-Mu等人，2020年；Tuan-Mu等人，2014年），而主要的ECM成分得以保留，整體纖維完整性保持不變（Williams等人，2009年）。盡管微觀結構信息有限，這給完全理解移植準備過程中的化學和機械變化帶來了挑戰，但所提出的建模框架使我們能夠表征去細胞化后HUAs的非線性機械行為。Mallis等人（2020年）對HUAs進行單軸測試，發現去細胞化增加了支架的失效應力，盡管峰值彈性模量降低。然而，這些機械性能是使用線性彈性模型評估的，并未在去細胞化前后進行全面表征。相反，Gou等人（2023年）采用非線性機械分析和參數估計來準確表征HUAs材料的性能。這一分析有助于闡明關鍵機械屬性，例如大變形下的HUAs的剛度和順應性。不過，Gou等人的研究僅關注去除外層的影響，而沒有考察去細胞化過程引起的機械行為變化。

HUAs支架的去細胞化過程保留了其機械完整性。在本研究中，我們利用參數擬合優化算法來研究去細胞化前后機械行為的變化，并估計非線性特性。理解這些機械性能對于設計血管移植物以及深入了解基于HUAs的血管移植物生產過程中的生化和機械過程至關重要。論文的第2部分概述了實驗程序，包括樣本制備、血管移植物處理過程（包括外膜層去除和去細胞化的描述）以及機械測試方案。第3部分詳細介紹了計算建模方法和參數擬合方法。第4部分展示了通過分析非線性機械行為獲得的主要結果。最后，在第5部分我們討論了結果及其在血管移植物中的應用。

Unt-HUA被建模為一個雙層圓柱體，外層外膜層極薄（

用高粘度膠原酶溶液處理外表面可以溶解薄的外膜層，然后使用SDS作為去細胞化劑去除細胞成分。如圖4a所示，PSR染色的組織學切片的偏振光成像顯示，膠原酶處理后大多數膠原纖維仍然完整，而去細胞化后的HUAs橫截面顯示出廣泛的膠原變性。

血管移植物與宿主動脈之間的順應性不匹配是公認的移植物失敗原因之一，會導致術后并發癥（Abbott等人，1987年）。順應性（C）量化了血管的彈性響應，表示壓力變化引起的直徑百分比變化。然而，它不是材料的固有屬性；而是反映血管或移植物整體結構和機械響應的衍生參數

郭坤：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，可視化，驗證，方法學，研究，資金獲取，正式分析，概念化。胡金佳：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，監督，資源管理，項目管理，研究，資金獲取，正式分析，數據管理，概念化。白承植：撰寫 – 審稿與編輯，撰寫 – 原稿，監督，項目管理，方法學，

作者聲明他們沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。