CN101607108A

CN101607108A - 一种新型血管移植装置

Info

Publication number: CN101607108A
Application number: CNA2009101011784A
Authority: CN
Inventors: 傅红兴; 赵应征; 薛圣留; 汪大望
Original assignee: Wenzhou Medical College
Current assignee: Wenzhou Medical College
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2009-12-23

Abstract

一种新型血管移植装置，它包括与血管连接的入口导管、出口导管、贮库、隔离筛网或筛筒组成，贮库中包含微囊、微球、组织和细胞团块等药物或移植物，筛网或筛筒用于固定上述药物或移植物，出口和入口导管与血管连接。本发明解决了微囊、微球、组织和细胞团块等药物或移植物血管内移植的途径，可以提高上述药物或移植物的治疗效果，减少医务人员对患者的手术次数，降低手术风险，节省治疗费用。本发明结构简单，加工制造容易，操作简便，适用于作为化学、生物活性物质、微囊、微球、组织和细胞团块的血管内移植的装置，该装置可达到规模化批量生产，起到治疗相关疾病的作用。

Description

一种新型血管移植装置

技术领域

本发明涉及一种与血管相连接的移植装置及其生产技术，具体涉及一种含有容纳组织、细胞团块、微囊、微球、微囊化细胞的贮库，能够进行血管内给药或同种、异种移植的装置。

背景技术

随着现代医疗和生物制药工业科技的发展，化学药物、生物细胞及活性组织、酶、细菌和藻类等的微囊化固定技术越来越完善，血管内给药、同种或异种移植在现代医药学中开展也越来越广泛。尤其是同种或异种细胞微囊化后在血管内的移植，显示出了巨大的应用潜力。但微囊化后物体如果直接血管内移植，很可能会堵塞毛细血管甚至大血管，导致局部血压升高或缺血坏死，因此对该类物质的血管内固定位置和方法的研究、移植装置的研发也引起了科研工作者越来越多的重视。人造血管、血管支架、中心静脉导管等技术及医疗器械，在血管和血液病的治疗中应用广泛，实验研究表明，人造血管、血管支架、中心静脉导管能和血管相连或在血管内停留并保持较长时间，而且生物相容性好，血管阻塞等现象较少，免疫排斥小，是比较优良的生物相容性材料，以该类材料制备一种可以用来进行与血管相连的移植或给药的装置比较可行。

血管内给药或移植，移植装置必须具有如下特点：(1)生物相容性好，免疫排斥低。血液对进入其内的外来物质往往会产生免疫排斥反应，最常见的就是血液凝固，局部血液凝固会导致局部的血压升高、器官缺血坏死等症状，移植后需终生服用免疫抑制剂，免疫抑制剂对患者的长期毒性大，患者治疗费用也较高；(2)对血象和血液生化指标不影响。良好的移植或给药装置，必须不影响血球、血细胞等生理及相关生化指标的正常状态，否则可能会引起机体新的疾病；(3)不产生上皮细胞化、狭窄血管等现象。血液对进入其中外来物质往往会进行上皮细胞附着，长期接触后异物表面上皮细胞增生，导致血管狭窄和栓塞现象，因此也会产生局部血压升高及缺血坏死等现象，如冠状动脉狭窄病人采用血管支架扩张血管，往往会产生再狭窄。目前常用的改善方式是将血管支架等材料进行表面药物涂层，以此可以避免上皮细胞化；(4)药物或移植物在移植装置中相对固定。药物或移植物如果在生物体血管中随血液正常流动，往往会阻塞血管，引起血压升高、脏器缺血等情况，因此我们需要设计相关的筛网装置，让药物或移植物在血管中相对固定；(5)该装置最好给药或移植简单，并且移取或替换方便。作为异物进行血管内给药或移植，一旦出现机体康复或药物释放结束、移植物失效等情况，该移植装置必须能够方便移取或替换，这样对生物机体的影响也较小。

微囊化细胞技术(又称人工细胞技术)的发展，使血管内移植成为了一种新的有效移植途径。动物实验显示，APA微囊化猪胰岛(海藻酸钠-聚左赖氨酸-海藻酸钠微囊)肝动脉内移植治疗糖尿病犬的糖尿病症状，显示了良好的降血糖效果，并且糖尿病相关并发症“三多一少”症状也大大改善。但微囊化细胞直接血管内移植易产生肝内部局部血压升高、栓塞、坏死等情况，而且失效的微囊化胰岛取出也较困难，因此直接血管内移植有较多缺陷。临床上同种胰岛经肝门静脉移植也已经成为治疗终末期糖尿病患者糖尿病的较好方法，但此种方法也存在着肝门静脉压升高、肝脏栓塞、坏死等症状，患者需终生服用免疫抑制剂。因此设计一种生物相容性好、强度高、与血管连接方便的新型移植装置，对于血管内给药或移植具有十分重要的意义。

人造血管、血管支架和中心静脉导管这些医疗器械在临床中应用广泛，其中人造血管常用于动脉闭塞和血管瘤等患者手术切除血管后作为替代自体血管使用，所用制备人造血管材料有：真丝、丝素蛋白、苯乙烯(Styrene)弹性树脂、PTFE(聚四氟乙烯)塑料材料、PET(涤纶纤维)等单独或联合织成的管状人造血管。PET(涤纶纤维)人造血管在构造上会使得血液通过织孔渗漏，因此，生产中大多采用在人造血管的管壁外涂抹从牛的胶原(Collagen)或凝胶(Gelatin)中提取的蛋白质来提高人造血管的防水性；不考虑渗漏因素，如果术后6个月内患者无死亡、无需传统外科手术干预、CT或Duplex彩超随访瘤腔无增大即可判断为临床成功(clinical success)。人造血管必须在手术时进行预凝血以防管壁过度渗血。其方法可采用：(1)自体纤维蛋白四步预凝法(Sauvage-vates法)；(2)肝素化血浸润，高压灭菌3分钟(Bethea和Reemtsma法)；(3)含血小板的自体血浆浸泡高压灭菌3分钟(Cooley法)；(4)白蛋白浸润的人造血管经高压灭菌3分钟(Thuer，McGee法)。

血管支架是现代医疗技术中人们治疗冠状动脉阻塞、血管狭窄等方面疾病的常用医疗器械，从血管支架的服役条件看，除要求满足一定的力学性能和成型性能要求外，还必须具备良好的生物相容性，这是决定材料能否医用的关键。目前，临床广泛使用的血管支架主要由316L不锈钢、NiTi合金制成，这些医用金属材料与一般金属材料相比更耐腐蚀，且有较好的血液相容性。但随着人们对这两种材料血液相容性的深入研究，也发现了它们在血液中有离子渗出、表面血栓等问题，316L不锈钢、NiTi合金主要靠Cr、Ti的钝化作用达到抗蚀目的。从目前研究看，在316L、NiTi合金支架材料表面形成致密的惰性薄膜，既可以提高其耐蚀性、防止金属离子溶出，又可以提高一定的抗血栓性。这类薄膜主要有：TiO₂及离子注入的TiO₂、类金刚石、TiN、SiC、TiC、TaN、Al₂O₃、Ta、Rh等薄膜，且薄膜的制备方法PVD、CVD、sol-gel等都可运用，因而，该领域吸引了众多的研究者。人们对血管壁的结构及血液与血管壁界面特性进行了研究发现：①正常血管壁内皮细胞ξ电位为-13～-8mV，而红细胞、白细胞、血小板表面均带负电荷，因而血细胞很难黏附到血管壁上；②血管内壁宏观看极其光滑，微观看是一个多相分离的结构，使血管壁具有优异的抗凝血性能；③血管壁内皮细胞最外层含有大量的碳水化合物，壁与液相接触的界面存在许多电解质，且它们的界面能非常低，这是血管壁与血液相容的重要原因之一。金属支架材料的表面生物化设计，使血液在血管中没有凝血产生，说明与血管和血液有良好的血液相容性。对惰性材料表面的生物化设计可从这几个方面考虑：①将惰性材料表面改性成亲水性表；②把表面设计成微相分离结构；③在惰性生物材料表面引人肝素、尿激酶等抗凝血物质。这几个生物化设计思想已在高分子生物材料的血液相容性研究中得到应用，并取得了较好的效果。

临床上有采用将药物涂层在支架上形成的含药血管支架，以阻止支架的上皮细胞增生，控制再狭窄。所用药物包括紫杉醇、氧化钛、西罗莫司(雷帕霉素)、依维莫司、它克莫司、放线菌素D、地塞米松等。迄今为止，仅有雷帕霉素和紫杉醇在临床试验中取得抑制支架再狭窄的显著疗效。

中心静脉导管(Central Venous Catheter，CVC)常长时间置留于血管中，中心静脉置管是现代监测和治疗的一种重要方法，通过监测中心静脉压可以了解病人循环血容量和心脏功能，用以指导治疗和评估疗效；快速输血输液抢救大出血、低血容量性休克；还可以通过中心静脉导管进行全肠外中心静脉营养等。当前，中心静脉置管术不仅在麻醉科应用广泛，尤其是在危重病监护病房(Intensive Care Unit，ICU)，它是测量中心静脉压和长时间补液监控治疗的重要手段。中心静脉导管所用材料主要有：聚氨酯，尤其是聚氨基甲酸乙酯。为了进一步改善聚氨酯的血液相容性，有实验采用聚乙二醇为间隔基，将ε-赖氨酸通过Schiff碱反应和进一步的还原反应连接于聚氨酯表面，对其表面进行改性，提高其表面抗凝血性和减少蛋白吸附性。

以上人造血管、血管支架、中心静脉导管材料均具有生物相容性好，免疫排斥低等优点，因此较适合用来作为制备新型类血管移植装置的材料，其余像硅橡胶这类材料也具有良好的生物相容性，也可以用来作为制备该移植装置的部件。

对于血管移植装置，国内已有(1)一种血管腔内移植物的输送装置(申请号：03279061.9)，(2)分支型支架/移植物及其制造方法(申请号：200810001237.6)，(3)用于有控制地递送支架和移植物的系统(申请号：200810003311.8)，(4)用于医疗移植物的药物洗脱涂层(申请号：03818546.6)，(5)分叉脉管移植物及其展开方法和装置(申请号：98802695.3)等多项申请专利，这些专利中移植装置结构单一，没有贮库和有效的隔离功能，移植装置组件不能够有效替换或重复利用。

发明内容

针对目前血管移植装置的不足，我们以人造血管、血管支架、中心静脉导管等材料为原料，开发制备一种新型贮库式移植装置，有利于相关的微囊、微球、组织、细胞团块等给药和移植，方便药物和移植物的血管内使用，用于治疗相关疾病，该移植装置也可以进行产业化开发。

本发明专利的目的在于提供一种结构简单、合理，加工制造容易，操作安全、使用方便，产品质量可靠的血管移植装置，微囊、微球、组织、细胞团块等物质装入该装置的带筛网的贮库中再与生物体血管相连，使血液流经微囊、微球、组织、细胞团块等物质，能够有效维持微囊内活性物质、组织和细胞的活性和功能，维持化学药物的释放和药效，但不产生免疫排斥、血管栓塞、装置破裂等现象，装置与血管的连接、移植、移取及替换方便。

本发明是采用下述方案实现的，新型血管移植装置依次由与血管连接的出口导管、贮库、隔离筛网或筛筒、入口导管组成，贮库中包含微囊、微球、组织和细胞团块等药物或移植物，筛网或筛筒用于固定上述药物或移植物，出口导管和入口导管与血管连接。

所述的新型血管移植装置的血管连接导管、贮库、隔离筛网或筛筒采用真丝、丝素蛋白、苯乙烯弹性树脂、聚四氟乙烯塑料、涤纶纤维、316L不锈钢、NiTi合金、聚氨酯、硅橡胶中的一种或几种材料混合制备。

所述的与血管连接导管部分的长度为0.5cm～40cm，导管内径为0.5mm～5cm，导管壁的厚度为0.1～6mm。

所述的贮库为圆筒形、椭圆筒形、多边筒形状，贮库外径或宽度为0.1～20cm，贮库长度为1～30cm，贮库筒壁厚度为0.1～6mm。

所述的筛网或筛筒是隔离贮库与血管连接导管的多孔网状物，筛网、筛筒的厚度为0.01～50mm，筛网的外径或宽度为0.1～50cm，筛网孔数目为2～5000个，筛网数量为1～50层，筛筒可以一端或两端连接到移植装置的贮库或导管处。

所述的出口导管或入口导管与血管连接的部位可为插入血管的导管或补片结构，使用时用手术线结扎于血管相连接处，或用手术线缝合到血管连接处。

所述的新型血管移植装置可以在贮库上配置药物或移植物的进出口。

所述的与血管相连接的出口导管和入口导管可利用卡口或螺旋口方式与贮库相连。

本发明由于采用上述方案，将药物或移植物放入贮库，使用时利用血管连接导管与血管相连，使生物体中的血液能够顺利的从导管流经移植装置的贮库，营养贮库中的移植物，带走移植物中的有效成分、药物成分和无效成分，再从另一导管流出，起到一个血管导管的作用，完成一个移植方案。本移植系统可以根据生物体的种类、患病情况来选择所需要移植的血管部位，并根据血管粗细来调整与血管连接导管的直径大小。

本发明结构简单，加工制造容易，操作简便，适用于作为化学、生物活性物质、微囊、微球、组织和细胞团块的血管内移植的装置，该装置可达到规模化批量生产，起到治疗相关疾病的作用。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明一种实施例图1；

附图3为本发明一种实施例图2。

具体实施方式

实施例1

本发明实施例1的血管移植装置见附图1，由血管连接入口导管1、贮库2、隔离筛网3、血管连接的出口导管4组成。药物和移植物贮存于带筛网3的贮库2中，再用血管连接导管1、4与机体血管相连接。所述血管连接导管材料、贮库、隔离网材料均可采用人造血管、中心静脉导管、血管支架材料及相关药物涂层材料制备。所述血管连接导管1、4两端采用硬度较高的材料或采用补片，这样有利于导管与血管相连和固定；贮库2形状可以为圆筒形、椭圆筒形、多边筒形；筛网3可以采用1～50层筛网，也可以采用筛筒的结构，防止贮库2中的药物或移植物进入血管内。

本发明实施例1的血管移植装置也可以采用附图2装置，由血管连接入口导管A1、药物贮库A2、筛筒A3、出口导管A5组成，此装置中筛网改由筛筒代替，防止药物、移植物进入到血管中。

新型血管移植装置的制备：采用聚氨酯材料制备入口导管A1、药物贮库A2、出口导管A5，用硅橡胶材料制备筛筒A3，制备移植装置；以PLGA为载体材料使用单乳溶剂蒸发法制备紫杉醇长效缓释微球A4，粒径为2～2.5mm，包封率大于80％，体外能持续释放20d。将微球A4存放入贮库中，导管A1、A5分别与家兔腹腔动脉连结，观察卵巢癌家兔安装新型血管移植装置后卵巢癌的抑制率。

实验结果：初步7d实验显示，家兔体内的卵巢癌的抑制率为58.66％，本移植装置延长了药物的起效时间，在体内长时间有效抑制肿瘤的生长速度，具有较好的抑瘤效果，降低了药物的毒副作用。

实施例2

本发明的第二个实施例装置见附图3，由入口血管连接导管B1、贮库B2、筛网B3、出口血管连接导管B9组成。此装置中两根与血管相连接的导管两端分别为补片结构B5，这样有利于血管B6与移植装置的补片B5进行缝合固定，与血管连接导管中间还有一个接头B4，这个接头可以使与血管连接导管分成两段，一旦移植物贮库B2中的物质失效时，我们可以从B4处断开，重新更换一个新的移植装置，而不必要全部重新替换，这样有利于减少手术强度，降低手术成本；贮库B2上有微囊、微球等移植物质进出口B7，移植物质可以通过输入设备输入到贮库中，并能防止血液等物质从进出口中漏出。

新型血管移植装置的制备：上述血管连结导管B1和B9、贮库B2、筛网B3、接头B4、补片B5均用聚氨酯材料制备，微囊B8为成年猪胰岛细胞APA微囊，以锐孔凝固浴法制备，具体方法见下面APA微囊的制备。成年猪胰岛细胞APA微囊用生理盐水洗涤3次，加入含10％ FBS的RPMI 1640培养液，37℃，5％ CO₂的孵箱中培养，使用前用生理盐水输注入移植装置贮库。常规消毒后，该移植装置连接至糖尿病家兔的腹腔静脉，缝合伤口及进行常规抗炎辅助治疗，观察糖尿病家兔安装新型血管移植装置后空腹血糖值。

APA微囊的制备：将成年猪胰岛混悬于15g·L^-1海藻酸钠溶液中，吸入50mL注射器，用自动注入机将注射器中的海藻酸钠溶液推出，同时利用高压静电发生器产生的静电场将溶液滴入0.1mol·L^-1CaCl₂溶液中，反应10min，形成海藻酸微胶珠；生理盐水洗涤3次，加入聚左赖氨酸溶液反应4min，洗涤3次；再加入1.5g·L^-1海藻酸钠溶液反应5min，洗涤3次；最后用55mmol·L^-1柠檬酸钠溶液液化微胶珠核心6min，形成APA微囊包裹胰岛细胞，微囊大小为1～2mm。

实验结果：初步7d实验结果显示，移植前糖尿病家兔的空腹血糖均为20.5以上，移植后糖尿病家兔的空腹血糖值均有明显的降低，部分恢复至正常5.6左右，而且不用免疫抑制剂，血糖控制效果较好，取出移植装置后，微囊表面结缔组织包绕较少，胰岛活性测定结果显示胰岛尚具有分泌胰岛素的活性。

Claims

1、一种新型血管移植装置，其特征在于：新型血管移植装置依次由与血管连接的出口导管、贮库、隔离筛网或筛筒、入口导管组成，贮库中包含微囊、微球、组织和细胞团块等药物或移植物，筛网或筛筒用于固定上述药物或移植物，出口导管和入口导管与血管连接。

2、根据权利要求1所述的一种新型血管移植装置，其特征在于：所述新型血管移植装置的血管连接导管、贮库、隔离筛网或筛筒采用真丝、丝素蛋白、苯乙烯弹性树脂、聚四氟乙烯塑料、涤纶纤维、316L不锈钢、NiTi合金、聚氨酯、硅橡胶中的一种或几种材料混合制备。

3、根据权利要求1所述的新型血管移植装置，其特征在于：与血管连接的导管长度为0.5cm～40cm，导管内径为0.5mm～5cm，导管壁的厚度为0.1～6mm。

4、根据权利要求1所述的新型血管移植装置，其特征在于：贮库为圆筒形、椭圆筒形、多边筒形状，贮库外径或宽度为0.1～20cm，贮库长度为1～30cm，贮库筒壁厚度为0.1～6mm。

5、根据权利要求1所述的新型血管移植装置，其特征在于：筛网或筛筒是隔离贮库与血管连接导管的多孔网状物，筛网、筛筒的厚度为0.01～50mm，筛网的外径或宽度为0.1～50cm，筛网孔数目为2～5000个，筛网数量为1～50层，筛筒可以一端或两端连接到移植装置的贮库或导管处。

6、根据权利要求1所述的新型血管移植装置，其特征在于：出口导管或入口导管与血管连接的部位可为插入血管的导管或补片结构，使用时用手术线结扎于血管相连接处，或用手术线缝合到血管连接处。

7、根据权利要求1所述的新型血管移植装置，其特征在于：新型血管移植装置可以在贮库上配置药物或移植物的进出口。

8、根据权利要求1所述的新型血管移植装置，其特征在于：与血管相连接的出口导管和入口导管可利用卡口或螺旋口方式与贮库相连。