CN103933609B

CN103933609B - 一次成型的聚氨酯人造血管及其制备方法

Info

Publication number: CN103933609B
Application number: CN201410071581.8A
Authority: CN
Inventors: 欧阳晨曦; 陈春霞; 曹金象; 刘思诗
Original assignee: WUHAN YOUNGSEN BIOTECH Co Ltd
Current assignee: WUHAN YOUNGSEN BIOTECH Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: CN103933609A

Abstract

本发明公开了一种一次成型的聚氨酯人造血管，该人造血管由聚氨酯经过牵伸制备成长丝后再经平行卷绕得到的中空管状物。本发明还提供一种一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法。本发明的人造血管所使用的主要材料为聚氨酯材料，并且这种材料加工处理成丝状后，经过一定冷凝浴定型处理，导入平行卷绕装置进行卷绕可一次完成人造血管的制备，此法制作出来的人造血管更加均匀，强度大，同时顺应性与抗死角性更好。

Description

一次成型的聚氨酯人造血管及其制备方法

技术领域

本发明涉及人造人体器官领域，具体地指是一种一次成型的聚氨酯人造血管及其制备方法。

背景技术

血管在体内主要起运输血液、氧气以及各组织和器官所需要营养的作用，当血管由于动脉硬化、老化或破损等原因而不能正常工作时，需进行血管移植，人造血管在血管移植方面发挥着重要的作用，自1952年VoorheeS首次研制成功维纶人造血管，并于次年用于临床取得成功以来，人们陆续研究开发出了各种材料、多种成型和不同孔隙率的人造血管。

由于人造血管需要与血液直接接触，因此人造血管必须具备良好的血液相容性，既有抗凝性并且不影响血液的成分和性质。目前，临床上广泛应用的是膨体聚四氟乙烯或涤纶丝织制的人造血管。

膨体聚四氟乙烯(ePTFE)是一种带负电荷，不降解材料，具有较好的抗血栓形成特性，但ePTFE人造血管管壁纵向弹性差，血管壁易形成假性动脉瘤，且血管腔内很难被内皮细胞覆盖。同时，ePTFE材料具有避水性，与有机溶剂(如乙醇，脂肪溶液、组织液等)多接触可增加移植物的多孔性和过滤性，应避免与有机溶剂相接触，以防形成移植物周围血清肿。

涤纶人造血管的远期通畅率较高，长期以来被成功的用于血管桥接，但由于材料本身的特性，涤纶人造血管同样不支持内皮细胞的黏附和生长，而且管壁的弹性伸缩较差。

涤纶与ePTFE人造血管共同的缺陷是顺应性较差，不具备人体动脉的柔韧性与弹性，并且这两种材料制成的人造血管内壁都不能内皮化，容易形成血栓并引起血流减少或管腔闭塞。

近年来，人们开始关注聚氨酯这种新材料。其动力参数和流量参数比涤纶与ePTFE人造血管更接近。聚氨酯作为生物医用材料与其它材料相比，具有如下突出的优点：

(1)优良的抗凝血性能；

(2)毒性试验结果符合医用要求；

(3)临床应用中生物相容性好，无致畸变作用，无过敏反应；

(4)具有优良的韧性和弹性，加工性能好，加工方式多样，是制作各类医用弹性体制品的首选材料；

(5)具有优异的耐磨性能、软触感、耐湿气性、耐多种化学药品性能；

(6)能采用通常的方法灭菌，暴露在X射线下性能不变。

目前，文献记录聚氨酯材料制作人造血管的方法，总体可分为两大类浸提法和电纺丝法，浸提法工艺简单，但是均匀性难以保证；电纺丝法，可有效改善均匀性的问题，但是效率低，不利于工业化的生产。

目前现有产品用的不是聚氨酯材料，而是其他类型的高分子材料如涤纶等，其远期的通畅率难以保证，而聚氨酯的优势是顺应性，生物相容性，凝血性要好于其他的材料，是一种最接近人体血管的材料，本产品的材料是单一的选择了聚氨酯这种材料进行加工，均匀紧密的卷绕保证人造血管的强度，还同时保证其顺应性与抗死角弯折性问题。

近年来备受关注的聚氨酯高分子材料(PU)，因其具有微相分离结构而比聚四氟乙烯(ePTFE)有更优良的生物相容性(包括血液相容性和组织相容性)。这种宏观光滑、微观多相分离的结构使人造血管内壁与生物体血管内壁非常类似，因而具有优异的抗凝血性能。同时PU又具有优异的耐疲劳性、耐磨性、高弹性和高强度，因此被广泛用于生物医学材料领域，用于制作人工心脏、人工肝、介入导管及高分子控缓释药物等领域。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种一次成型的聚氨酯人造血管及其制备方法，本发明的人造血管更加均匀稳定，强度大，同时解决了顺应性与抗死角弯折性问题。

为实现上述目的，本发明提供的一次成型的聚氨酯人造血管，其特征在于：该人造血管由聚氨酯经过牵伸制备成长丝后再经卷绕得到的中空管状物；所述中空管状物是由聚氨酯经由如下方法制备而成：

1)聚氨酯溶液的配制：将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺或四氢呋喃，控制温度为20～40℃，并以50～600转/min的速度搅拌，搅拌时间大于2h，使聚氨酯完全溶解得到均匀的聚氨酯溶液，备用；

2)人造血管的固化和成型工序：

(A)将步骤1)中的聚氨酯溶液放置在真空度为-0.1～-0.5MPa的环境中进行脱泡；放置2～6h后，取出聚氨酯溶液进行挤压，挤出的聚氨酯溶液经过凝固浴预处理,随后由牵引装置中拉出长丝状聚氨酯，再将长丝状聚氨酯卷绕在旋转的圆柱形模具上；

(B)将步骤(A)中的卷绕有长丝状聚氨酯的圆柱形模具放置在水或无水乙醇或乙醇的水溶液中浸泡12～72h进行凝固浴定型处理，制备成中空管状物，然后从圆柱形模具表面取下中空管状物，控制温度为10～40℃对中空管状物进行干燥12～72h，即得到一次成型的聚氨酯人造血管。

作为优选方案，所述中空管状物的内径为2～30mm，长度为50～100mm，管壁厚度为0.03～2mm。

本发明还提供一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，它包括如下步骤：

2)人造血管的固化和成型工序：

(A)将步骤1)中的聚氨酯溶液放置在真空度为-0.1～-0.5MPa的环境中进行脱泡；放置2～6h后，取出聚氨酯溶液进行挤压，挤出的聚氨酯溶液经过凝固浴预处理,随后由牵引装置拉出长丝状聚氨酯，再将长丝状聚氨酯卷绕在旋转的圆柱形模具上；

(B)将步骤(A)中的卷绕有长丝状聚氨酯的圆柱形模具放置在水或无水乙醇或乙醇的水溶液中浸泡12～72h进行凝固浴定型处理，制备成中空管状物，然后从圆柱形表面取下中空管状物，控制温度为10～40℃对中空管状物进行干燥12～72h，即得到一次成型的聚氨酯人造血管。

进一步地，所述步骤1)中聚氨酯溶液的质量浓度为10～30％。

进一步地，所述步骤(A)中对聚氨酯溶液进行挤压的出液口的形状为圆形、长方形或正方形中任一种，聚氨酯溶液从出液口中挤出的速度为5～60毫升/小时；

进一步地，所述步骤(A)中聚氨酯溶液在凝固浴预处理的时间为10～18s，其中凝固浴的凝固液是水、无水乙醇、乙醇的水溶液、质量浓度为1～30％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液、质量浓度为1～30％的N,N-二甲基乙酰胺水溶液或者质量浓度为1～30％的四氢呋喃水溶液中任一种；所述凝固浴的温度为25～45℃。

进一步地，所述步骤(B)中长丝状聚氨酯在圆柱形模具表面卷绕10～100层后进行凝固浴定型处理，凝固浴定型处理的温度为2℃～6℃，凝固浴定型处理的处理时间为15s～30s。

进一步地，所述步骤(A)中的圆柱形模具直径为2～30mm，旋转速度为6～60转/分钟。

本发明的优点在于：本发明在材料方面使用医用聚氨酯(PU)高分子材料的人造血管，与市面上使用的涤纶血管，真丝血管和膨化聚四氟乙烯血管相比较比较，管壁富有弹性，顺应性较好，抗凝血性、组织相容性和可缝合性都有较高层次的改善。本发明所使用的聚氨酯材料加工处理成丝状后，经过一定冷凝浴定型处理，导入平行卷绕装置进行卷绕可一次完成人造血管的制备，此法制作出来的人造血管更加均匀，强度大，同时顺应性与抗死角性更好。本发明采取的卷绕法制备的人造血管，有效改善了浸提法制备人造血管的均匀性问题，并且效率高，利于工业化的生产。

附图说明

图1是本发明收缩定型前的人造血管结构示意图。

图2是本发明收缩定型后的人造血管结构示意图。

图3是本发明的人造血管制备装置示意图。

图中：1、注射器，2、纺丝，3、水浴凝固装置，4、管状物卷绕。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

本发明一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，包括聚氨酯溶液的配制、人造血管的固化和成型工序，具体如下：

首先将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，在20℃环境下以50转每分钟的速度搅拌，搅拌时间大于2h，使聚氨酯完全溶解得到均匀的质量浓度为10％的聚氨酯溶液，用作聚氨酯人造血管的制备液；使用的溶剂为N,N-二甲N，N-二甲基甲酰胺。

随后，再将人造血管的固化和成型，具体工序步骤如下：

将聚氨酯溶液放置在真空度为-0.1MPa的环境中进行脱泡；放置2h后，取出溶液加入到一容器内，容器底部连接一个孔径在0.03mm的出液口，出液口的形状为圆形，溶液推出的速度为5毫升/小时。在溶液顶部给溶液一推力将溶液从出液口中推出，推出的聚氨酯溶液经过凝固浴预处理后在牵引装置的指引下平行排列在一个旋转的圆柱形模具上，圆柱形模具直径为2mm，旋转速度为6转/分钟。

其中，上述凝固浴预处理时聚氨酯溶液在凝固浴中走过的时间为10s，其中凝固液是蒸馏水与无水乙醇的混合溶液，蒸馏水与无水乙醇的质量比为99:1，凝固浴的温度为25℃。将牵伸设备中拉出的长丝状聚氨酯导入凝固浴进行定型处理，凝固成型温度为2℃凝固成型处理时间为15s。

聚氨酯溶液在圆柱形模具表面卷绕10层；圆柱形模具和表面的聚氨酯溶液共同放置在水中浸泡12h，然后从模具表面取下制备的中空管状物，放置在10℃环境中进行干燥12h，即得到聚氨酯人造血管，人造血管的内径为2mm，轴向上的长度大于50mm，管壁厚度为0.03mm。

实施例2：

本发明一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法同实施例一，不同之处在于：

聚氨酯颗粒加入到溶剂中进行搅拌的温度为30℃，搅拌速度为300转每分钟，得到均匀的聚氨酯溶液质量浓度为20％，使用的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺。

将聚氨酯溶液脱泡的真空度为-0.3MPa；放置时间为4h，出液口的孔径为1mm，形状为长方形，溶液推出的速度为30毫升/小时。圆柱形模具直径为20mm，旋转速度为40转/分钟。

凝固浴预处理时聚氨酯溶液在凝固浴中走过的时间为14s，其中凝固液是蒸馏水与N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液，蒸馏水与N，N-二甲基甲酰胺的质量比为70:30，凝固浴的温度为35℃。凝固浴定型处理时凝固成型温度为4℃，凝固成型处理时间为20s。

聚氨酯溶液在圆柱形模具表面卷绕70层；圆柱形模具和表面的聚氨酯溶液共同放置在无水乙醇中浸泡60h，从模具表面取下制备的中空管状物进行干燥的温度为40℃，干燥时间为60h，即得到聚氨酯人造血管，人造血管的内径为25mm，管壁厚度为1.5mm。

实施例3：

聚氨酯颗粒加入到溶剂中进行搅拌的温度为40℃，搅拌速度为600转每分钟，得到均匀的聚氨酯溶液质量浓度为30％，使用的溶剂为四氢呋喃。

将聚氨酯溶液脱泡的真空度为-0.5MPa；放置时间为6h，出液口的孔径为2mm，形状为正方形，溶液推出的速度为60毫升/小时。圆柱形模具直径为30mm，旋转速度为60转/分钟。

凝固浴预处理时聚氨酯溶液在凝固浴中走过的时间为18s，其中凝固液是蒸馏水与四氢呋喃的混合溶液，蒸馏水与四氢呋喃的质量比为60:40，凝固浴的温度为45℃。凝固浴定型处理时凝固成型温度为6℃，凝固成型处理时间为30s。

聚氨酯溶液在圆柱形模具表面卷绕100层；圆柱形模具和表面的聚氨酯溶液共同放置在乙醇的水溶液中浸泡72h，从模具表面取下制备的中空管状物进行干燥的温度为30℃，干燥时间为72h，即得到聚氨酯人造血管，人造血管的内径为30mm，管壁厚度为2mm。

Claims

1.一种一次成型的聚氨酯人造血管，其特征在于：该人造血管由聚氨酯经过牵伸制备成长丝后再经卷绕得到的中空管状物；所述中空管状物是由聚氨酯经由如下方法制备而成：

2)人造血管的固化和成型工序：

2.根据权利要求1所述的一次成型的聚氨酯人造血管，其特征在于：所述中空管状物的内径为2～30mm，长度为50～100mm，管壁厚度为0.03～2mm。

3.一种一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，它包括如下步骤：

2)人造血管的固化和成型工序：

4.根据权利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中聚氨酯溶液的质量浓度为10～30％。

5.根据权利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，其特征在于：所述步骤(A)中对聚氨酯溶液进行挤压的出液口的形状为圆形、长方形或正方形中任一种，聚氨酯溶液从出液口中挤出的速度为5～60毫升/小时；

6.根据权利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，其特征在于：所述步骤(A)中聚氨酯溶液在凝固浴预处理的时间为10～18s，其中凝固浴的凝固液是水、无水乙醇、乙醇的水溶液、质量浓度为1～30％的N，N-二甲基甲酰胺水溶液、质量浓度为1～30％的N,N-二甲基乙酰胺水溶液或者质量浓度为1～30％的四氢呋喃水溶液中任一种；所述凝固浴的温度为25～45℃。

7.根据权利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，其特征在于：所述步骤(B)中长丝状聚氨酯在圆柱形模具表面卷绕10～100层后进行凝固浴定型处理，凝固浴定型处理的温度为2℃～6℃，凝固浴定型处理的处理时间为15s～30s。

8.根据权利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制备方法，其特征在于：所述步骤(A)中的圆柱形模具直径为2～30mm，旋转速度为6～60转/分钟。