CN102212918B

CN102212918B - 一种三层机织小口径人造血管及其制备方法

Info

Publication number: CN102212918B
Application number: CN2011101426046A
Authority: CN
Inventors: 关国平; 王璐; 杨小元; 湛权; 李毓陵; 彭蕾; 周洁; 王银雁
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: CN102212918A

Abstract

本发明提供了一种三层机织小口径人造血管，其特征在于，包括外层机织结构、中层机织结构和内层机织结构，所述的外层机织结构由涤纶长丝组成，中层机织结构由真丝和涤纶长丝组成，内层机织结构由真丝和涤纶长丝组成。其制备方法为：用涤纶长丝织造外层机织结构，用真丝和涤纶长丝织造中层机织结构，用真丝和涤纶长丝织造内层机织结构，将外层机织结构、中层机织结构和内层机织结构联结起来；将所得的三层机织结构套在不锈钢棒上，置于碳酸钠水溶液进行脱胶及紧密化处理，用去离子水清洗后烘干得到三层机织小口径人造血管。本发明的三层机织小口径人造血管同时具备良好的力学性能、三层仿生的管壁结构、良好的细胞相容性和血液相容性。

Description

一种三层机织小口径人造血管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种三层机织小口径人造血管及其制备方法，属于生物医用纺织制品技术领域。

背景技术

血管移植是目前治疗缺损性血管疾病的有效手段。大中口径人造血管已经商品化生产、销售并应用于临床，已经取得了较好的社会效益和经济效益。但是，小口径人造血管（内直径≤6mm）还没有成熟的产品应用于临床，因为其血液相容性、组织相容性及力学性能尚不能满足临床需要。因此，同时改善小口径人造血管的生物学性能和力学性能成为突破这一瓶颈的关键。

当前，用于血管移植的血管替代品有来自自体或异体的血管及其他管道组织，直接或经过脱细胞后使用；也有合成高分子材料，包括膨体聚四氟乙烯（ePTFE）、涤纶、聚氨酯等。但是，单一组成的普通小口径人造血管均没有很好的解决小口径人造血管同时具备良好的生物相容性和力学性能之难题，所以实际应用效果受到限制。

血管重建首选的材料无疑是自体的血管，然而由于自体血管来源有限、尺寸不匹配等原因，导致仍有30%以上的膝下动脉重建无合适的自体血管可供使用，需要二次重建的比例更是高达50%。使用异体或异种的血管和管道状组织似乎可以拓宽移植物的来源，但是，异体的组织存在排斥反应、脱细胞支架的力学性能不佳、组织工程学材料工序复杂、细胞培养周期长、种子细胞来源有限等均是限制小口径人造血管临床应用的重要原因。基于ePTFE的小口径人造血管，中远期通畅率低，容易形成血栓。涤纶具有较好的力学性能及生物稳定性，在大中口径人造血管制备中应用广泛，但是用于小口径人造血管时，其中远期通畅率仍达不到临床要求，容易形成血栓。聚氨酯人造血管具有较好的顺应性和一定的生物相容性，但是力学性能尚不理想。丝素蛋白是天然蚕丝的重要组成成份之一，具有良好的生物相容性、可降解性、无毒性、无致敏性、无致畸性。而且，降解产物为短肽或氨基酸，可被机体吸收、代谢。再加上丝素蛋白容易获得、加工等优点，应用于生物医用材料研究已有很多年的历史，比如再生丝素蛋白膜、再生丝素多孔材料、无纺丝素纤维多孔材料、静电纺多孔材料等等。

目前国内外与本发明内容相关却有实质差别的专利有：公开号为CN 101264342A的专利，丝素蛋白小口径血管：该专利主要涉及一种用再生的丝素蛋白溶液，通过涂层和干燥的方法制备而成的小口径血管。在结构上，该专利未提及多层的管壁结构，故血管壁中层和外层的修复缺乏支架，力学性能也有待进一步考察。

Figure 2011101426046100002DEST_PATH_IMAGE004

公开号为CN 101879330A的专利：一种小口径丝素蛋白管状材料及其制备方法。该专利主要涉及一种小口径丝素蛋白管状材料及其制备方法，主要是由三层材料结合而成，外层是管状静电纺丝素网，中层是蚕丝脱胶后的熟丝编织成的网管，内层是丝素多孔材料。该专利内层的多孔丝素蛋白材料内表面不是光滑表面，内皮再生和抗血栓效果有待进一步研究。

Figure 2011101426046100002DEST_PATH_IMAGE006

公开号为2009279214A的专利主要涉及采用针织、编织、机织和纱罗机织的方法成型真丝管状结构。目前，该人造血管的力学性能有待考证，缺少中层和外层结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种小口径人造血管及其制备方法，所述的小口径人造血管具有与天然血管相对应的三层结构，且具备良好的力学性能、细胞相容性和血液相容性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种三层机织小口径人造血管，其特征在于，包括外层机织结构、中层机织结构和内层机织结构，所述的外层机织结构由涤纶长丝组成，中层机织结构由丝素纤维和涤纶长丝组成，内层机织结构由丝素纤维和涤纶长丝组成。

优选地，所述的内层机织结构的内表面接枝肝素。

优选地，所述的外层机织结构、中层机织结构以及内层机织结构之间通过里经接结法、联合接结法或采用接结纬纱接结。

优选地，所述的三层机织小口径人造血管的内径为1-5.9毫米，壁厚为220-700微米。

本发明还提供了上述三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：用涤纶长丝织造外层机织结构，用真丝和涤纶长丝织造中层机织结构，用真丝和涤纶长丝织造内层机织结构，并采用相应方式将外层机织结构、中层机织结构和内层机织结构联结起来；

第二步：将第一步所得的三层机织结构套在不锈钢棒上，置于碳酸钠水溶液进行脱胶及紧密化处理，用去离子水清洗后烘干得到三层机织小口径人造血管。

优选地，所述第二步中的碳酸钠水溶液的质量百分比浓度为0.01%～1.00%，脱胶及紧密化处理的处理温度为70℃～121℃，处理次数为1～5次，每次的时间为10～30分钟，烘干的温度为30℃～90℃。

优选地，在所述第二步的后面还有：

第三步：将第二步所得的三层机织小口径人造血管置于丙酮或其水溶液中浸泡，再放入光敏剂溶液中浸泡；

第四步：将第三步所得的表面附有光敏剂的三层机织小口径人造血管浸入质量百分比浓度为0.01%～1%的肝素水溶液中，用紫外灯辐照；

第五步：将第四步所得的辐照后的三层机织小口径人造血管清洗后干燥得到内层机织结构接枝肝素的三层机织小口径人造血管。

优选地，所述的光敏剂为二苯甲酮、安息香双甲醚或安息香乙醚。

优选地，所述第三步中的丙酮或其水溶液的体积百分比浓度为10%～100%，浸泡时间为2～10h，所述的光敏剂溶液的摩尔浓度为0.1～1.0mol/L，浸泡时间为0.5～5h。

优选地，所述第四步中的紫外灯的功率为500W，辐照时间为0.5～120min。

优选地，所述第五步中的清洗步骤为用无水丙酮清洗1～3次，然后用蒸馏水清洗1～3次，再用超声波洗涤1～3次，每次5～15min；干燥步骤为用先在温度为30～90℃的电热干燥器中干燥30～90分钟，再在干燥皿中放置2～24h。

优选地，所得的三层机织小口径人造血管的内径为1-5.9毫米，壁厚为220-700微米。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明所制备的三层机织小口径人造血管具备良好的力学性能、三层仿生的管壁结构。

(2)血管内表面接枝的肝素分子，可有效防止血栓形成。

(3)由于采用三层一次成型技术，故整体力学性能优良，无应力缺陷。

(4)本发明的原料易得，工序简单，加工方便，产品易于贮运。

附图说明

图1为三层机织小口径人造血管结构示意图；

图2为三层机织小口径人造血管剖面图。

具体实施方式

以下实施例有助于理解本发明，但并不局限于这些实施例。此外，在阅读了本发明的内容之后，本领域人员可对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1所示，为三层机织小口径人造血管结构示意图，所述的三层机织小口径人造血管，包括外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3，所述的外层机织结构1由涤纶长丝组成，中层机织结构2由丝素纤维和涤纶长丝组成，内层机织结构3由丝素纤维和涤纶长丝组成。如图2所示，为三层机织小口径人造血管剖面图，外层机织结构1和中层机织结构2通过外接结纱4联结，中层机织结构2和内层机织结构3通过内接结纱5联结。内层机织结构3的内表面接枝肝素。三层机织小口径人造血管的内径为1毫米，壁厚为220微米。

上述三层机织小口径人造血管的制备方法如下：

（1）用涤纶长丝织造外层机织结构1，用真丝和涤纶长丝织造中层机织结构2，用真丝和涤纶长丝织造内层机织结构3，将外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3联结起来，将外层机织结构1和中层机织结构2通过外接结纱4联结，中层机织结构2和内层机织结构3通过内接结纱5联结；外层机织结构1为2/2斜纹组织，经纬纱均采用30D/12f涤纶长丝；中层机织结构2为3/1斜纹，经纬纱分别采用30D/12f涤纶长丝与30D真丝；内层机织结构3为1/1平纹组织，经纱采用30D/1f涤纶长丝，纬纱采用30D真丝。所述的外层机织结构经纱密度为800根/10cm、纬纱密度为600根/10cm；中层机织结构经纱密度为600根/10cm、纬纱密度为600根/10cm；内层机织结构经纱密度为1000根/10cm、纬纱密度为1000根/10cm。所述的外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3采用里经接结法连接,即：织造外层时，中层相应经纱作为外接结纱4提起与外层纬纱接结；织造中层时，内层相应经纱作为内接结纱5提起与中层纬纱接结。在小样织机上一次成型内径为1mm的人造血管；

（2）将所得的三层机织结构套在直径1mm的不锈钢棒上，置于质量百分比浓度为0.01%的碳酸钠水溶液进行脱胶及紧密化处理，脱胶及紧密化处理的处理温度为70℃±2℃，处理次数为3次，每次的时间为30分钟，用去离子水清洗3次后，在30℃烘干得到三层机织小口径人造血管。

（3）将所得的三层机织小口径人造血管置于体积百分比浓度为10%的丙酮水溶液中浸泡2h，再放入摩尔浓度为0.1mol/L的二苯甲酮溶液（丙酮为溶剂）中浸泡0.5h；

（4）将所得的表面附有二苯甲酮的三层机织小口径人造血管浸入质量百分比浓度为0.01%的肝素水溶液中，用500W紫外灯辐照1min；

（5）将所得的辐照后的三层机织小口径人造血管用无水丙酮清洗1次，然后用蒸馏水清洗1次，再用超声波洗涤1次，每次15min；先在温度为30℃的电热干燥器中干燥30分钟，再在干燥皿中放置24h得到内径1mm、壁厚220μm，具有良好力学性能、一定抗血栓性的内层机织结构接枝肝素的三层机织小口径人造血管。

（6）该小口径人造血管的顶破强度为42 N/mm²。单层涤纶人造血管的顶破强度为26 N/mm²。

（7）取直径为1mm的所得的三层机织小口径人造血管和市售单层涤纶人造血管各40mm，超声波清洗3次，每次10min，60℃烘至恒重，电子天平称重，记为G₀。将上述三层机织小口径人造血管和市售单层涤纶人造血管分别装入XF-T-1双环型体外血栓测试仪的聚乙烯管内。取新西兰兔耳部静脉血1ml，并立即注入聚乙烯管内，将聚乙烯管两端相接成闭合环。将聚乙烯管环放在XF-T-1双环型体外血栓测试仪的转盘上，转盘温度设置为37℃，以17±1转/min的速度转动，10min后停止。将聚乙烯管内血液、人造血管和血栓全部倒出，置滤纸上吸干，用电子天平称量血栓及人造血管的湿重，记为G₁。按照公式计算血栓湿重：血栓湿重=G₁-G₀ 。人造血管单位面积上的血栓质量（g/cm²）=血栓湿重÷人造血管面积。体外血栓检测试验结果表明，本小口径人造血管单位面积上形成的血栓质量为0.032g/cm²，市售单层涤纶人造血管单位面积上形成的血栓质量为0.046g/cm²。

实施例2

如图1所示，为三层机织小口径人造血管结构示意图，所述的三层机织小口径人造血管，包括外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3，所述的外层机织结构1由涤纶长丝组成，中层机织结构2由丝素纤维和涤纶长丝组成，内层机织结构3由丝素纤维和涤纶长丝组成。如图2所示，为三层机织小口径人造血管剖面图，外层机织结构1和中层机织结构2通过外接结纱4联结，中层机织结构2和内层机织结构3通过内接结纱5联结。内层机织结构3的内表面接枝肝素。三层机织小口径人造血管的内径为3毫米，壁厚为500微米。

上述三层机织小口径人造血管的制备方法如下：

（1）用涤纶长丝织造外层机织结构1，用真丝和涤纶长丝织造中层机织结构2，用真丝和涤纶长丝织造内层机织结构3，将外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3联结起来，将外层机织结构1和中层机织结构2通过外接结纱4联结，中层机织结构2和内层机织结构3通过内接结纱5联结；外层机织结构1为2/2斜纹组织，经纬纱均采用75D/36f涤纶；中层机织结构2为3/1斜纹，经纬纱分别采用75D/36f涤纶与100D真丝；内层机织结构3为1/1平纹组织，经纱采用50D/1f涤纶，纬纱采用100D真丝。所述的外层机织结构经纱密度为600根/10cm、纬纱密度为400根/10cm；中层机织结构经纱密度为500根/10cm、纬纱密度为500根/10cm；内层机织结构经纱密度为800根/10cm、纬纱密度为1000根/10cm。采用联合接结法，其中，外层和中层采用里经接结法接结，中层和外层采用表经接结法接结，即织造外层时，中层相应经纱作为外接结纱4提起与外层纬纱交织；织造内层时，中层相应经纱作为内接结纱5沉下与内层纬纱交织。在小样织机上一次成型直径为3 mm的人造血管。

（2）将所得的三层机织结构套在直径为3mm的不锈钢棒上，置于质量百分比浓度为0.5%的碳酸钠水溶液进行脱胶及紧密化处理，脱胶及紧密化处理的处理温度为98℃±2℃，处理次数为4次，每次的时间为20分钟，用去离子水清洗后在60℃烘干得到三层机织小口径人造血管。

（3）将所得的三层机织小口径人造血管置于体积百分比浓度为50%的丙酮或其水溶液中浸泡6h，再放入摩尔浓度为0.5mol/L的安息香双甲醚溶液（正己烷为溶剂）中浸泡2.5h；

（4）将所得的表面附有安息香双甲醚的三层机织小口径人造血管浸入质量百分比浓度为0.1%的肝素水溶液中，用500W紫外灯辐照60min；

（5）将所得的辐照后的三层机织小口径人造血管用无水丙酮清洗2次，然后用蒸馏水清洗2次，再用超声波洗涤2次，每次15min；先在温度为60℃的电热干燥器中干燥60分钟，再在干燥皿中放置12h得到内直径3mm、壁厚500μm，具有良好力学性能、细胞相容性和血液相容性的内层机织结构接枝肝素的三层机织小口径人造血管。

（6）该小口径人造血管的顶破强度为58 N/mm²。，单层涤纶人造血管的顶破强度为26 N/mm²。

（7）取直径为3mm的所得的三层机织小口径人造血管和市售单层涤纶人造血管各40mm，超声波清洗3次，每次10min，60℃烘至恒重，电子天平称重，记为G₀。将上述三层机织小口径人造血管和市售单层涤纶人造血管分别装入XF-T-1双环型体外血栓测试仪的聚乙烯管内。取新西兰兔耳部静脉血1ml，并立即注入聚乙烯管内，将聚乙烯管两端相接成闭合环。将聚乙烯管环放在XF-T-1双环型体外血栓测试仪的转盘上，转盘温度设置为37℃，以17±1转/min的速度转动，10min后停止。将聚乙烯管内血液、人造血管和血栓全部倒出，置滤纸上吸干，用电子天平称量血栓及人造血管的湿重，记为G₁。按照公式计算血栓湿重：血栓湿重=G₁-G₀ 。人造血管单位面积上的血栓质量（g/cm²）=血栓湿重÷人造血管面积。体外血栓检测试验结果表明，本小口径人造血管单位面积上形成的血栓质量为0.033g/cm²，市售单层涤纶人造血管单位面积上形成的血栓质量为0.045g/cm²。

实施例3

如图1所示，为三层机织小口径人造血管结构示意图，所述的三层机织小口径人造血管，包括外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3，所述的外层机织结构1由涤纶长丝组成，中层机织结构2由丝素纤维和涤纶长丝组成，内层机织结构3由丝素纤维和涤纶长丝组成。如图2所示，为三层机织小口径人造血管剖面图，外层机织结构1和中层机织结构2通过外接结纱4联结，中层机织结构2和内层机织结构3通过内接结纱5联结。内层机织结构3的内表面接枝肝素。三层机织小口径人造血管的内径为5.9毫米，壁厚为700微米。

上述三层机织小口径人造血管的制备方法如下：

（1）用涤纶长丝织造外层机织结构1，用真丝和涤纶长丝织造中层机织结构2，用真丝和涤纶长丝织造内层机织结构3，将外层机织结构1、中层机织结构2和内层机织结构3联结起来，将外层机织结构1和中层机织结构2通过外接结纱4联结，中层机织结构2和内层机织结构3通过内接结纱5联结；外层机织结构1为2/2斜纹组织，经纬纱均采用100D/36f涤纶；中层机织结构2为3/1斜纹，经纬纱分别采用100D/36f涤纶与240D真丝；内层机织结构3为1/1平纹组织，经纱采用50D/1f涤纶，纬纱采用100D真丝。所述的外层机织结构经纱密度为400根/10cm、纬纱密度为400根/10cm；中层机织结构经纱密度为500根/10cm、纬纱密度为500根/10cm；内层机织结构经纱密度为800根/10cm、纬纱密度为800根/10cm。三层管壁采用接结纬的方式接结，引入100D/36f涤纶长丝作为内接结纱5和外接结纱4。即引入另外两组纬纱，在外层和中层以及中层和外层之间交织，将三层管壁连接为整体。在小样织机上一次成型直径为5.9 mm的人造血管。

（2）将所得的三层机织结构套在直径5.9mm的不锈钢棒上，置于质量百分比浓度为1.00%的碳酸钠水溶液进行脱胶及紧密化处理，脱胶及紧密化处理的处理温度为121℃，处理次数为5次，每次的时间为10分钟，用去离子水清洗5次后，在90℃烘干得到三层机织小口径人造血管。

（3）将所得的三层机织小口径人造血管置于丙酮中浸泡10h，再放入摩尔浓度为1.0mol/L的安息香乙醚溶液（正庚烷为溶剂）中浸泡5h；

（4）将所得的表面附有安息香乙醚的三层机织小口径人造血管浸入质量百分比浓度为1%的肝素水溶液中，用500W紫外灯辐照120min；

（5）将所得的辐照后的三层机织小口径人造血管用无水丙酮清洗3次，然后用蒸馏水清洗3次，再用超声波洗涤3次，每次15min；先在温度为90℃的电热干燥器中干燥90分钟，再在干燥皿中放置2h得到内直径5.9 mm、壁厚700μm，具有良好力学性能、细胞相容性和血液相容性的内层机织结构接枝肝素的三层机织小口径人造血管。

（6）该小口径人造血管的顶破强度为65N/mm²，单层涤纶人造血管的顶破强度为26 N/mm²。

（7）取直径为5.9mm的所得的三层机织小口径人造血管和市售单层涤纶人造血管各60mm，超声波清洗3次，每次10min，60℃烘至恒重，电子天平称重，记为G₀。将上述三层机织小口径人造血管和市售单层涤纶人造血管分别装入XF-T-1双环型体外血栓测试仪的聚乙烯管内。取新西兰兔耳部静脉血1ml，并立即注入聚乙烯管内，将聚乙烯管两端相接成闭合环。将聚乙烯管环放在XF-T-1双环型体外血栓测试仪的转盘上，转盘温度设置为37℃，以17±1转/min的速度转动，10min后停止。将聚乙烯管内血液、人造血管和血栓全部倒出，置滤纸上吸干，用电子天平称量血栓及人造血管的湿重，记为G₁。按照公式计算血栓湿重：血栓湿重=G₁-G₀ 。人造血管单位面积上的血栓质量（g/cm²）=血栓湿重÷人造血管面积。体外血栓检测试验结果表明，本小口径人造血管单位面积上形成的血栓质量为0.036g/cm²，市售单层涤纶人造血管单位面积上形成的血栓质量为0.047g/cm²。

Claims

1.一种三层机织小口径人造血管，其特征在于，包括外层机织结构（1）、中层机织结构（2）和内层机织结构（3），所述的外层机织结构（1）由涤纶长丝组成，中层机织结构（2）由丝素纤维和涤纶长丝组成，内层机织结构（3）由丝素纤维和涤纶长丝组成。

2.如权利要求1所述的三层机织小口径人造血管，其特征在于，所述的内层机织结构（3）的内表面接枝肝素。

3.如权利要求1所述的三层机织小口径人造血管，其特征在于，所述的外层机织结构（1）、中层机织结构（2）以及内层机织结构（3）之间通过里经接结法、联合接结法或采用接结纬纱接结。

4.如权利要求1所述的三层机织小口径人造血管，其特征在于，所述的三层机织小口径人造血管的内径为1-5.9毫米，壁厚为220-700微米。

5.权利要求1所述的三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：用涤纶长丝织造外层机织结构（1），用真丝和涤纶长丝织造中层机织结构（2），用真丝和涤纶长丝织造内层机织结构（3），将外层机织结构（1）、中层机织结构（2）和内层机织结构（3）联结起来；

6.如权利要求5所述的三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，所述第二步中的碳酸钠水溶液的质量百分比浓度为0.01%～1.00%，脱胶及紧密化处理的处理温度为70℃～121℃，处理次数为1～5次，每次的时间为10～30分钟，烘干的温度为30℃～90℃。

7.如权利要求5所述的三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，在所述第二步的后面还有：

第五步：将第四步所得的辐照后的三层机织小口径人造血管清洗后干燥得到内层机织结构（3）接枝肝素的三层机织小口径人造血管。

8.如权利要求7所述的三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，所述的光敏剂为二苯甲酮、安息香双甲醚或安息香乙醚。

9.如权利要求7所述的三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，所述第三步中的丙酮或其水溶液的体积百分比浓度为10%～100%，浸泡时间为2～10h，所述的光敏剂溶液的摩尔浓度为0.1～1.0mol/L，浸泡时间为0.5～5h。

10.如权利要求7所述的三层机织小口径人造血管的制备方法，其特征在于，所述第四步中的紫外灯的功率为500W，辐照时间为0.5～120min；所述第五步中的清洗步骤为用无水丙酮清洗1～3次，然后用蒸馏水清洗1～3次，再用超声波洗涤1～3次，每次5～15min；干燥步骤为先在温度为30～90℃的电热干燥器中干燥30～90分钟，再在干燥皿中放置2～24h。