CN104610494B

CN104610494B - 一种人造导管的制备方法

Info

Publication number: CN104610494B
Application number: CN201510058703.4A
Authority: CN
Inventors: 周峰; 麻拴红; 林鹏; 叶谦; 王晓龙
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-02-05
Also published as: CN104610494A

Abstract

本发明公开了一种人造导管的制备方法，该方法包括以下步骤：将金属丝进行机械打磨，除去表面的氧化膜待用；将抛光好的金属丝浸入水凝胶混合单体预聚液中，金属丝表面可快速的生长出均匀的水凝胶层，然后将水凝胶包附的金属丝在密闭条件下陈化后浸入到纯水中清洗；随后将其浸入钙、镁或铁离子溶液中进行浸泡，将其取出后将金属丝抽出即得高强度可拉伸中空水凝胶管，也就是人造导管。本方法所制备的水凝胶管结构稳定，输运液体管壁不发生漏液，而且具有很好的拉伸性能。通过调整金属丝模板的形状，可以快速得到内壁形状可调控的凝胶管。

Description

一种人造导管的制备方法

技术领域

本发明涉及一种人造导管的制备方法，该方法成本低廉，工艺简单，在生物医学领域的输运导管中具有潜在的应用价值。

背景技术

可植入性生物导管，在生物临床医学上具有十分重要的作用，比如，类流体食物、药物的输送；体外排泄物的输运；血液的输运，为此，研发各种普适性的生物三维流体输运管具有十分重要的科学意义。在生物导管的研发中，安全可靠人工血管的开发更具有挑战性，它直接关系到国民健康水平，据统计，全球每年有超过60万人需要进行血管重建手术，世界各国为此都投入了大量资金进行此方面的研发。目前人工血管的研发，具有很强的技术挑战，其主要表现在：1，制备所用材料必须具有很好的生物相容性；2，制备过程中能够原位的植入细胞；3，出于安全性，制备的血管应该具有很好的强度；4，制备的血管管壁网孔度适宜，有一定的离子通透性；5，制备的血管和植入周围组织体具有很低的磨损性；6，在生理环境中，血管结构具有一定长期稳定性。基于此，世界上已有很多合成血管的报道，制备人工血管的代表性材料有：尼龙、涤纶、塔氟纶和天然桑蚕丝等，制备方法分为针织、编织和机织。目前已经投入临床应用的人工血管为以高分子聚四氟乙烯为原料的考尔坦克斯(Core-Tex)。

然而当血管被切除后，拉长剩余血管再缝合的难度非常大。尽管血管可拉伸长度因患病部位不同而异，但最大的拉伸长度也不超过1 cm。而动脉硬化和动脉瘤等手术几乎都需要切除患部血管1 cm以上。因此，治疗类似疾病时，一般须使用人造血管替代切除部分，或者再造一条分支血管。

目前医学界采用的血管移植手段为搭桥，但普遍使用的塑料血管较硬，柔韧性差，其表层很容易形成血凝，搭桥手术特别容易失败。此外，国际上3毫米以下的人工血管还没有实现大规模商业化，生产小口径血管制已经成为生物医学材料领域中一个世界性的难题。此外，目前临床所用的血管，无论聚合物基材还是塑料基材的，表面对水浸润性都很差，使用时还需要对管壁进行修饰已提高其表面的润湿性。

综上所述，目前人造血管领域还急需解决的问题为：能否用聚合物代替塑料提高其生物相容性来制备人工血管；以及如何制备毫米及其以下尺寸的高强度可拉伸血管。水凝胶作为具有高含水量，高弹性形变，高强度，良好生物相容性的三维网络结构材料，在生物组织工程领域具有重要的应用前景。近年来，虽然医用水凝胶体的研究得到了飞速发展，但其主要集中于药物靶向输运方面，关于如何构筑高强度宽尺寸中空水凝胶管还尚未见到任何文献及专利的报道。因此，开发一种新型的、通用的高强度中空水凝胶管的方法显得尤为重要。为此，我们研发了一种可快速制备高强度宽尺寸水凝胶管的通用方法。本方法适用于工业放大，而且所用原材料易得到，制备成本很低，操作方法简单。该方法的开发有望解决中空水凝胶管成型的世界性技术难题，将为推动生物材料医学领域的发展做出重要贡献。

发明内容

本发明旨在提供一种人造导管的制备方法。

一种人造导管的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）将金属丝进行机械打磨，除去表面的氧化膜待用；

2）将抛光好的金属丝浸入水凝胶混合单体预聚液中，金属丝表面可快速的生长出均匀的水凝胶层，然后将水凝胶包附的金属丝在密闭条件下陈化后浸入到纯水中清洗；

3）将生长了水凝胶的金属丝浸入钙、镁或铁离子溶液中进行浸泡，将其取出后将金属丝抽出即得高强度可拉伸中空水凝胶管，也就是人造导管。

所述金属丝为铝丝、镁丝、锌丝、铜丝或铁丝。

所述金属丝的直径为0.01~4 mm。

所述预聚液包括单体、引发剂、交联剂，溶剂为去离子水，其中单体为丙烯酸和丙烯酰胺，引发剂为过硫酸钾，交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。

所述丙烯酰胺、丙烯酸、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的摩尔比为 1: 0.05~0.50: 0.003~0.03: 0.003~0.03。

所述金属丝在水凝胶混合单体预聚液中的浸泡时间为1~30 min，温度为 -10 ℃~30 ℃。

所述钙、镁或铁离子溶液的浓度为0.01~0.6 mol/L，生长了水凝胶的金属丝在钙、镁或铁离子溶液中的浸泡时间为5 min~10 h。

本发明所述制备方法成本低廉，操作简单，适宜于工业化生产；所制备的水凝胶管管径可为几十微米到几毫米，管内径结构形状高度可控，水凝胶管拉伸强度最大可达2MPa, 拉伸度可达2-5倍。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明：

实施例1 小尺寸水凝胶管的制备

1）配制丙烯酸和丙烯酰胺的水凝胶预聚液：称取3.0 g丙烯酰胺、2.0 g 丙烯酸、0.002 g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.01 g 过硫酸钾溶于10 mL 去离子水中，通氮气1 h除氧；

2）金属丝上的水凝胶层的形成：将0.3 mm直径的铜丝悬空浸入到预聚单体溶液之中，反应10 min（20℃）后取出，隔绝空气陈化2 h，然后将其浸入到纯水中浸泡清洗；

3）Ca²⁺溶液中物理配位交联:将生长了凝胶层的铜丝浸入到0.06 mol/L的Ca²⁺ 溶液中，浸泡2 h，然后纯水里浸泡1 h清洗，除去铜丝模版，即可得到管径为 600~800 μm，管壁厚度为300 μm的中空水凝胶管，经测试拉伸强度为1.2 Mpa，拉伸度为1.5 倍。

实施例2 大尺寸凝胶管的制备

1）配制丙烯酸和丙烯酰胺的水凝胶预聚液：称取2.0 g 丙烯酰胺、0.5 g 丙烯酸、0.002 g N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.01 g过硫酸钾溶于10 mL去离子水中，通氮气1 h除氧；

2）金属丝上的水凝胶层的形成：将4 mm直径的铝丝悬空浸入到预聚单体溶液之中，反应 5 min（10℃）后取出，隔绝空气陈化2 h，然后将其浸入到纯水中浸泡清洗；

3）Mg²⁺ 溶液中物理配位交联:将生长了凝胶层的铝丝浸入到0.2 mol/L的Mg²⁺ 溶液中，浸泡5 h，然后纯水里浸泡2 h清洗，除去铝丝模版，即可得到管径为 6 mm，管壁厚度为500 μm的中空水凝胶管，经测试拉伸强度为1.0 Mpa，拉伸度为1.5 倍。

Claims

1.一种人造导管的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）将金属丝进行机械打磨，除去表面的氧化膜待用；所述金属丝为铝丝、镁丝、锌丝、铜丝或铁丝；

2）将抛光好的金属丝浸入水凝胶混合单体预聚液中，在-10 ℃~30 ℃浸泡1~30 min，然后在密闭条件下进行陈化，随后将其浸入纯水中浸泡清洗；所述预聚液包括单体、引发剂、交联剂，溶剂为去离子水，其中单体为丙烯酸和丙烯酰胺，引发剂为过硫酸钾，交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺；

3）将生长了水凝胶的金属丝浸入钙、镁或铁离子溶液中进行浸泡，将其取出后将金属丝抽出即得人造导管。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属丝的直径为0.01~4 mm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述丙烯酰胺、丙烯酸、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的摩尔比为 1: 0.05~0.50: 0.003~0.03: 0.003~0.03。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述钙、镁或铁离子溶液的浓度为0.01~0.6mol/L，生长了水凝胶的金属丝在钙、镁或铁离子溶液中的浸泡时间为5 min~10 h。