CN105232184A - 一种人造血管及其制备方法和喷头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人造血管及其制备方法和喷头装置，所述制备方法包括如下步骤：裁剪织物并将织物缝合成圆筒形，形成血管的外层管壁；将外层管壁放入中空的金属管的内腔中，使得外层管壁的外表面与金属管的内表面相贴合，将外层管壁的内表面作为静电纺丝的接收端，进行静电纺丝，使得纳米纤维均匀粘附在外层管壁的内表面；当纳米纤维达到预设厚度后，停止纺丝，纳米纤维形成人造血管的内层管壁；从所述金属管内取出人造血管。本发明提供的人造血管的制备方法，直接利用外层管壁作为纳米纤维接收端进行静电纺丝，双层管壁的人造血管直接成型，能够防止手术时管壁渗血，有利于手术后细胞组织的顺利长入，同时无需内外层翻转。

Description

一种人造血管及其制备方法和喷头装置

技术领域

本发明涉及一种植入性医疗器械及其制备方法，尤其涉及一种人造血管及其制备方法和喷头装置。

背景技术

心血管类疾病严重危害人类的身体健康，血管重建在临床外科中占有十分重要的地位。人工血管移植术越来越得到人们的重视。20世纪50年代，自从人们观察到细胞在浸入血液的丝线上生长的现象后，就开始了纺织型人造血管的制造历史。目前，纺织型人造血管已广泛地应用于临床，替换人体内已坏损的血管，并取得了较好的医疗效果。

静电纺丝技术是一种制备直径在纳米至微米级纤维的常用技术。它是指在高压电场的条件下，使高分子纺丝溶液形成喷射流，喷射流中的溶剂在到达接收装置之前挥发，带电的高分子液滴克服表面张力瞬间被拉伸上千万倍，最后在接收装置上形成纤维网状结构的纳米纤维。这种技术设备简易，成本低廉，制备出的材料具有较高的比表面积，可控纤维的直径及孔隙率，可以制备出接近天然细胞外基质尺度范围的纤维。大量研究表明，细胞在小于自身尺度的纳米纤维支架上具有更好的粘附、增殖和迁移特性。因此利用静电纺丝技术制备人工血管成为一个近年来的热门课题。

公开号CN101007186A，发明名称为“一种织物增强的复合人造血管”的中国专利申请描述了将织物层的内外面都涂有弹性粘结层从而构成人造血管的骨架，在它们的内层粘附一层抗凝血的高分子材料，抗凝血层和弹性粘结层的内部都分布有微孔。公开号为CN103211663A，发明名称为“具微纳仿生内膜结构的静电纺丝人工血管的制备方法”的中国专利申请公开了一种通过静电纺丝制备人工血管的方法：将高分子溶液静电纺到高速旋转的接收器上，得到取向纤维膜；然后将取向纤维膜绕金属模具卷成管状，纤维取向方向和模具长轴方向相同；再次进行静电纺丝，用套有取向纤维膜的金属模具接收；得到了两层结构的人造血管。公开号CN101066476A，发明名称为“双层结构纺织型人造血管”的中国专利申请公开了一种在机织、针织或编织结构组成的外层和纳米纤维组成的内层的双层结构人造血管。其中纳米纤维层用静电纺丝制备，纺丝完成后，将收集有纳米纤维的表面翻转到内层，构成人造血管的内表面，但是翻转容易损坏血管。

目前现有的人造血管中存在的重要问题是织物的抗渗透能力仍然比较差。理想的人造血管管壁应具有合适尺寸的孔隙，既有利于细胞组织的长入，又不能因为孔隙的存在而导致手术过程中的大量渗血。所以，如何制成功能更全面的人造血管依然是近年来的研究热点课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种人造血管的制备方法及喷头装置，制备的人造血管能够防止手术时管壁渗血，有利于手术后细胞组织的顺利长入，同时无需将血管进行内外层翻转，避免血管损坏。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种人造血管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：裁剪织物并将织物缝合成圆筒形，形成人造血管的外层管壁；将所述外层管壁放入中空的金属管的内腔中，使得所述外层管壁的外表面与所述金属管的内表面相贴合；直接将所述外层管壁的内表面作为静电纺丝的接收端，进行静电纺丝，使得纳米纤维均匀粘附在所述外层管壁的内表面；当纳米纤维达到预设厚度后，停止纺丝，所述纳米纤维形成所述人造血管的内层管壁,从所述金属棒内取出所述人造血管。

上述人造血管的制备方法中，所述织物为机织或针织的织物结构。

上述人造血管的制备方法中，所述织物的材料选自涤纶、氨纶、蚕丝、聚四氟乙烯中的一个或多个形成的混纺材料。

上述人造血管的制备方法中，所述外层管壁的直径范围为6mm～38mm。

上述人造血管的制备方法中，所述静电纺丝为高压静电纺丝、气流辅助静电纺丝或离心静电纺丝。

上述人造血管的制备方法中，所述静电纺丝的原料为聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、涤纶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚烯烃、硅橡胶以及它们之间的共聚物、胶原、壳聚糖、纤维素、明胶、纤维蛋白原或丝素蛋白。

上述人造血管的制备方法中，所述静电纺丝的原料为溶液或熔融状态，所述静电纺丝的原料的溶液质量浓度为2.5-20％。

上述人造血管的制备方法中，所述静电纺丝的原料为质量百分含量为10％的聚乳酸溶液、质量百分含量为20％的聚氨酯溶液或质量百分含量为8％的聚乙烯醇溶液。

本发明还提供了一种用上述方法制备得到的人造血管。

本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种用于静电纺丝的喷头装置，为实施上述的静电纺丝而专门设计，所述喷头装置包括至少一个喷头针头和输液管，所述喷头针头和输液管贯通相连且相互垂直，所述这些喷头针头用于向着所述外层管壁的内表面喷射所述静电纺丝的原料。

较佳地，多个喷头针头围绕所述输液管的周缘均匀布置，所述输液管的外径小于所述外层管壁的内径，用于伸入所述外层管壁的内腔中。

较佳地，上述的用于静电纺丝的喷头装置还包括中空的过渡圆盘，所述过渡圆盘位于所述输液管的端部并与之相连通，所述过渡圆盘的轴线与所述输液管的轴线相重叠，所述喷头针头围绕所述圆盘的轴线均匀设置在所述圆盘上并与所述圆盘相连通。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的人造血管的制备方法，直接利用圆筒形织物作为纳米纤维接收端进行静电纺丝，从而可以简单方便地控制人造血管管壁的尺寸和孔隙，既有利于细胞组织的长入，又不会因为孔隙的存在而导致手术过程中的大量渗血；双层管壁的人造血管直接成型，不需要内外层翻转，避免损坏血管，从而大大提高人造血管的质量和生产效率。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的人造血管的制备流程示意图。

图2为本发明的较佳实施例的用于人造血管制备过程中静电纺丝的喷头装置的结构示意图。

图3a、图3b及图3c为不同浓度的聚合物静电纺丝电镜照片效果图。

图中：

1喷头针头2输液管3过渡圆盘

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施方式作进一步的描述。

图1为本发明的较佳实施方式的人造血管的制备流程示意图。请参见图1，该人造血管的制备方法包括如下步骤：

步骤S1：裁剪织物并用手术缝合线将织物缝合成圆筒状，形成血管外层管壁；所述织物可以为涤纶、氨纶、蚕丝、聚四氟乙烯或它们的混纺材料；所述圆筒形织物的直径和所需人造血管直径相一致，优选直径范围为6mm～38mm。

步骤S2：将血管外层管壁放入相应内径的中空金属管中，两端用金属圈固定，静电纺丝的喷头伸入圆筒形织物的内腔，直接利用圆筒形织物作为纳米纤维接收端，进行静电纺丝，使得纳米纤维均匀粘附在圆筒形织物的内表面；具体静电纺丝方式可以为高压静电纺丝、气流辅助静电纺丝或离心静电纺丝。

为了实现人造血管的制备，本发明专门设计了用于静电纺丝的喷头装置，请参见图2，本发明提供的用于静电纺丝的喷头装置包括喷头针头1和输液管2，喷头针头1和输液管2贯通相连且相互垂直,优选地，喷头针头1和输液管2通过中空的过渡圆盘3相连，喷头针头1的数量为1-100个，沿着过渡圆盘3外圆周均匀分布。使用时，通过加压装置，将静电纺丝的原料通过输液管2输送至喷头针头1并向外喷射。喷头针头1用于向着外层管壁的内表面喷射静电纺丝的原料，输液管2的外径小于外层管壁的内径，用于伸入外层管壁的内腔中。

步骤S3：当纳米纤维达到预设厚度后，停止纺丝，形成血管内层管壁；从所述金属棒上取下人造血管。所述静电纺丝的原料可以为聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、涤纶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚烯烃、硅橡胶以及它们之间的共聚物、胶原、壳聚糖、纤维素、明胶、纤维蛋白原或丝素蛋白；原料为溶液或熔融状态；溶液质量浓度优选为2.5-20％，在该浓度范围下，纺丝稳定，电镜照片如图3b所示；溶液质量浓度如低于2.5％，纺丝为液滴状，电镜照片如图3a所示；溶液质量浓度如高于20％，则纺丝较粗且易堵针头，电镜照片如图3c所示。

本发明提供的人造血管的制备方法，直接利用圆筒形织物作为纳米纤维接收端进行静电纺丝，双层管壁的人造血管直接成型，具有如下优点：1、本发明采用的原料来源广泛，所用高分子材料均有商业化产品销售，也很容易合成得到，制备方法简单易行。2、本发明制备的人造血管可以兼顾手术中防止管壁渗血和使细胞顺利长入的要求。3、本发明采用的静电纺丝技术设备简单，容易操作，制备的人造血管是直接成型，不用将血管的内外层翻转，避免损坏血管。

下面结合更具体的实施例对上述方案做进一步说明。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件，在此不再一一赘述。

实施例1

将氨纶的机织物剪成100*30mm的尺寸，用手术缝合线缝合成长为100mm的管状，将血管外层放入相应内径的金属管中，两端用金属圈固定，静电纺丝的喷头伸入圆筒形织物的内腔，将管状织物作为静电纺丝设备的接收端，均匀旋转，转速为50r/min。将配置好的10％的聚乳酸溶液加入料筒中，加有正高压的喷头伸入管状织物里面进行静电纺丝。纺丝完成后，取下人造血管产品，烘干。

实施例2

将蚕丝的机织物剪成100*20mm的尺寸，用手术缝合线缝合成长为100mm的管状，将血管外层放入相应内径的金属管中，两端用金属圈固定，静电纺丝的喷头伸入圆筒形织物的内腔，将管状织物作为静电纺丝设备的接收端，均匀旋转，转速为50r/min。将配置好的20％的聚氨酯溶液加入料筒中，加有正高压的喷头伸入管状织物里面进行静电纺丝。纺丝完成后，取下人造血管产品，烘干。

实施例3

将涤纶的机织物剪成100*20mm的尺寸，用手术缝合线缝合成长为100mm的管状，将血管外层放入相应内径的金属管中，两端用金属圈固定，静电纺丝的喷头伸入圆筒形织物的内腔，将管状织物作为静电纺丝设备的接收端，均匀旋转，转速为50r/min。将配置好的8％的聚乙烯醇溶液加入料筒中，加有正高压的喷头伸入管状织物里面进行静电纺丝。纺丝完成后，取下人造血管产品，烘干。

本发明提供的人造血管的制备方法是直接利用圆筒形织物的内表面作为纳米纤维接收端进行静电纺丝，从而可以简单方便地控制人造血管管壁的尺寸和孔隙，既有利于细胞组织的长入，又不会因为孔隙的存在而导致手术过程中的大量渗血；制备得到的具有双层管壁的人造血管直接成型，不需要内外层翻转，避免损坏血管，从而大大提高人造血管的质量和生产效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (12)

1.一种人造血管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

裁剪织物并将织物缝合成圆筒形，形成人造血管的外层管壁；

将所述外层管壁放入中空的金属管的内腔中，使得所述外层管壁的外表面与所述金属管的内表面相贴合；

将所述外层管壁的内表面作为静电纺丝的接收端，进行静电纺丝，使得纳米纤维均匀粘附在所述外层管壁的内表面；

当所述纳米纤维达到预设厚度后，停止纺丝，所述纳米纤维形成所述人造血管的内层管壁；

从所述金属管内取出所述人造血管。

2.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述织物为机织或针织的织物结构。

3.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述织物的材料选自涤纶、氨纶、蚕丝、聚四氟乙烯中的一个或其中多个形成的混纺材料。

4.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述外层管壁的直径范围为6mm-38mm。

5.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝为高压静电纺丝、气流辅助静电纺丝或离心静电纺丝。

6.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的原料选自聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、涤纶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚烯烃、硅橡胶中的一个或其中多个的共聚物、胶原、壳聚糖、纤维素、明胶、纤维蛋白原或丝素蛋白。

7.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的原料为溶液或熔融状态，所述静电纺丝的原料的溶液质量浓度为2.5-20％。

8.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，还包括用金属圈将所述外层管壁固定于所述金属管的内腔中。

9.一种人造血管,其特征在于，通过如权利要求1-8中的任一方法制备得到。

10.一种用于制作如利要求1中所述的静电纺丝的喷头装置，其特征在于，包括至少一个喷头针头和输液管，所述喷头针头和输液管贯通相连且相互垂直，所述喷头针头用于向着所述外层管壁的内表面喷射所述静电纺丝的原料。

11.如权利要求10所述的用于静电纺丝的喷头装置，其特征在于，所述多个喷头针头围绕所述输液管的周缘均匀布置，所述输液管的外径小于所述外层管壁的内径，用于伸入所述外层管壁的内腔中。

12.如权利要求10或11所述的喷头装置，其特征在于，还包括中空的过渡圆盘，所述过渡圆盘位于所述输液管的端部并与之相连通，所述过渡圆盘的轴线与所述输液管的轴线相重叠，所述喷头针头围绕所述过渡圆盘的轴线均匀设置在所述过渡圆盘上并与所述过渡圆盘相连通。