CN106178121A - 一种新型x线下显影血管替代物及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种新型X线下显影血管替代物及其制备方法，血管替代物包括聚己内酯内层，钨粉颗粒中层和聚氨酯外层，三层结构紧密连接，所述聚己内酯内层与聚氨酯外层为采用高压静电纺丝技术制成的厚薄均匀的聚已内酯与聚氨酯薄膜；所述钨粉颗粒层由表面无杂质的球形纯钨粉颗粒构成。球形纯钨粉颗粒的粒径不超过3um；通过喷粉机均匀地将球形纯钨粉颗粒喷涂在血管替代物内层的外表面构成钨粉颗粒中层。本发明人工血管具有生物组织相容性好(包括血液相容性和组织相容性)、力学性能优良和X线透视下全程可视，其制备方法简单易行、材料安全无毒，是替代人体病损血管的理想人工血管。

Description

一种新型X线下显影血管替代物及制备方法
技术领域
本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种新型X线下显影血管替代物及制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，及人口老龄化进程的加速，高血压、高脂血症、吸烟、糖尿病、肥胖等疾病对人类健康构成严重威胁，由此很容易导致罹患心血管疾病和外周血管疾病，近年来心血管疾病与外周血管的发病人数呈逐年递增趋势。
目前对心血管及外周血管疾病的治疗通常采用血管移植的方式，然而自体血管(如隐静脉、内乳动脉等)移植来源有限；因此，临床上需要大量的外来人工血管作为移植替代物。
人工血管是许多严重狭窄或闭塞性血管的替代品，在临床上有重要的应用价值。目前，临床上多采用尼龙、涤纶(Dacron)和聚四氟乙稀(PTFE)等不可降解聚合物材料制造的人工血管，大、中口径人工血管应用于临床，已取得满意的效果。然而小口径人工血管移植的失败率很高，主要原因可能是血液-材料界面血栓形成。随着技术的发展和材料的更新，可降解聚合物、生物组织相容性好等新材料不断应用于人工血管的制造。虽然在一定程度上减少了人工血管移植后的狭窄或闭塞，但是人工血管的远期效果仍不容乐观。此外，人工血管移植后发生狭窄或闭塞，DSA造影时无法分辨狭窄或闭塞段是起源于自体血管，还是起源于人工血管；增加了诊断与治疗的困难。因此，研制新型组织相容性好且X线透视下全程可视的人工血管很有必要。
本发明针对现有技术的人工血管生物相容性，可降解性及X射线下的显影问题，提供了一种新型X线下显影血管替代物并提供了制备方法。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新型X线下显影血管替代物及制备方法，以提高人工血管的血液相容性、力学性能和X线透视显影性，以在用于临床上病损血管的替代或血管搭桥手术中取得更好的效果。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明公开了一种X线下显影血管替代物的制备方法，包括如下进行的步骤：
(1)血管内层的制备：将聚己内酯可降解聚合物溶解在体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂中，室温搅拌溶解，使之形成稳定、均匀、澄清的溶液。该溶液经高压静电纺丝技术制成血管内层。
(2)血管中层的制备：将球形纯钨粉颗粒均匀喷洒于上述血管内层的外表面，得到血管中层。
(3)血管外层的制备：将聚氨酯溶解于体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂中，室温下搅拌均匀，使之形成稳定、均一、澄清的溶液，该溶液同样经高压静电纺丝技术制成血管外层。
(4)人工血管的烘干：将制备完毕的人工血管置于烘烤箱中烘干，持续烘干，使溶剂彻底挥发。
进一步，所述的一种X线下显影血管替代物的制备方法为：
(1)血管内层的制备：①溶液制备：将聚己内酯溶解体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂中，室温搅拌溶解，使之形成稳定、均匀、澄清的溶液。②纺丝加工：将步骤①溶液移入注射器中，通过高压直流电源与注射器针头相连；以高速旋转圆柱形接收器作为收集装置，设定高压静电密纺机参数，设定完毕后，进行内层薄膜的制备。
(2)血管中层的制备：①钨粉筛选：取表面无杂质的球形纯钨粉颗粒，筛选出钨粉小颗粒。②钨粉喷洒：将步骤①钨粉小颗粒移入喷粉机中，设定喷粉机参数，设定完毕后，将钨粉小颗粒均匀地喷涂在步骤(1)所制成的血管内膜的外表面。
(3)血管外层的制备：①溶液制备：将聚氨酯溶解于体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂中，室温下搅拌均匀，使之形成稳定、均一、澄清的溶液。②纺丝加工：高压静电纺丝加工在室温下进行，室内相对湿度为50％。将步骤①溶液移入注射器中，通过高压直流电源与注射器针头相连；以高速旋转圆柱形接收器作为收集装置，设定高压静电密纺机参数，设定完毕后，将聚氨酯纳米纤维丝绕制在步骤(2)所制成的血管层的外表面。
(4)人工血管的烘干：将制备完毕的人工血管置于烘烤箱中烘干，持续烘干，使溶剂彻底挥发。
进一步，步骤(1)中接收器旋转速度设定为3500-6000rpm，注射器针头与接收器的距离设置为24-28cm；高压静电密纺机参数为：溶液流速设置为6ml/h，电压为15-25KV，电纺时间20-30min。
进一步，步骤(3)中的接收器旋转速度设定为4500-6000rpm，注射器针头与接收器的距离设置为26-30cm；高压静电密纺机参数为：溶液流速设置为6ml/h，电压为20-30KV，电纺时间10-25min。
进一步，步骤(1)与(3)中高压静电纺丝加工在室温下进行，室内相对湿度为50％。
进一步，步骤(2)中接收器旋转速度设定为3000-4000rpm；喷粉机参数为喷粉机内的压力保持在0.3MPa至0.6MPa，喷粉强度设计为100g/min，电压220V，喷粉时间30-40s。
进一步，步骤(2)所述的钨粉小颗粒中值粒径为1-3um。
进一步，步骤(1)中称取3g聚己内酯溶解在15ml体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂中。
进一步，步骤(2)中称取2.5g的聚氨酯溶解于15ml体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂中。
进一步，步骤(4)将制备完毕的人工血管置于50℃烘烤箱中烘干，持续时间约30min，使溶剂彻底挥发。
本发明还公开了一种新型X线下显影血管替代物，包括三层结构，具体为：聚己内酯层，钨粉颗粒层和聚氨酯层，其特征在于，所述聚已内酯层为内层，钨粉颗粒层为中层，聚氨酯层为外层，三层结构紧密连接。
进一步，所述聚己内酯层与聚氨酯层为采用高压静电纺丝技术制成的厚薄均匀的聚已内酯与聚氨酯薄膜；
进一步，所述钨粉颗粒层由表面无杂质的球形纯钨粉颗粒构成。
进一步，所述球形纯钨粉颗粒的粒径不超过3um，其中优选的粒径为1-3um；
进一步，中层的钨粉颗粒层通过喷涂的方式与中层的连接。具体为：通过喷粉机均匀地将球形纯钨粉颗粒喷涂在血管替代物内层的外表面。
进一步，聚已内酯层与聚氨酯层通过将聚已内酯与聚氨酯溶解于有机溶剂，溶解后的混合溶液经静电纺丝技术加工成薄厚均匀的薄膜。
进一步，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氟乙醇、四氢呋喃中的一种或几种的混合物。
进一步，聚己内酯溶解在体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂形成溶液，聚氨酯溶解于体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂形成的溶液。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明的人工血管制作过程相对简单，制作时间短，且可长时间保存。本人工血管制作原材料来源丰富，物美价廉，且生物组织相容性好，对人体安全无毒。钨粉具有不透X线性，含有钨粉的人工血管在X线透视下全程可视。
附图说明
图1为本发明人工血管平面结构示意图。
图2为本发明人工血管立体结构示意图。
附图中标记：1、聚氨酯层；2、聚己内酯层；3、钨粉颗粒层。
具体实施方式
实施例1：大、中口径的X线下显影血管替代物及制备方法
(1)血管内层的制备：①溶液制备：称取3g聚己内酯溶解在15ml体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂中，室温搅拌溶解，使之形成稳定、均匀、澄清的溶液。②纺丝加工：将步骤①溶液移入20ml注射器中，并将注射器固定牢固，通过高压直流电源与注射器针头相连；以高速旋转圆柱形接收器作为收集装置，并经导线连接地线，接收器旋转速度设定为4500rpm。调整注射器针头对准接收器的中央，注射器针头与接收器的距离设置为25cm，溶液流速设置为6ml/h，电压为20KV，电纺时间30min。高压静电纺丝加工在室温下进行，室内相对湿度为50％。
(2)血管中层的制备：①钨粉筛选：取表面无杂质的球形纯钨粉颗粒，筛选出钨粉大颗粒(大颗粒中值粒径为15-20um)和钨粉小颗粒(小颗粒中值粒径为1-3um)，丢弃钨粉大颗粒保留钨粉小颗粒。②钨粉喷洒：将步骤①钨粉小颗粒移入喷粉机中，调整喷粉机的喷口对准接收器的中央，喷粉机喷口与接收器的距离设置为30cm，接收器旋转速度设定为3500rpm；喷粉机内的压力保持在0.3MPa至0.6MPa，喷粉强度设计为100g/min，电压220V，喷粉时间40s。喷粉机参数设定完毕后，将钨粉小颗粒均匀地喷涂在步骤(1)所制成的血管内层的外表面。
(3)血管外层的制备：①溶液制备：将质量为2.5g的聚氨酯溶解于15ml体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂中，室温下搅拌均匀，使之形成稳定、均一、澄清的溶液。②纺丝加工：高压静电纺丝加工在室温下进行，室内相对湿度为50％。将步骤①溶液移入20ml注射器中，并将注射器固定牢固，通过高压直流电源与注射器针头相连；以高速旋转圆柱形接收器作为收集装置，并经导线连接地线，接收器旋转速度设定为5500rpm。调整注射器针头对准接收器的中央，注射器针头与接收器的距离设置为28cm，溶液流速设置为6ml/h，电压为30KV，电纺时间25min。高压静电密纺机参数设定完毕后，将聚氨酯纳米纤维丝绕制在步骤(2)所制成的血管层的外表面。
(4)人工血管的烘干：将制备完毕的人工血管置于50℃烘烤箱中烘干，持续时间约30min，使溶剂彻底挥发。
实施例2：小口径的X线下显影血管替代物及制备方法
小口径的X线下显影血管替代物及制备方法为：
(1)血管内层的制备：①溶液制备：同实施例1。②纺丝加工：接收器旋转速度设定为5500rpm,注射器针头与接收器的距离设置为28cm，电压为23KV，电纺时间25min。余加工参数、条件和操作步骤同实施例1。
(2)血管中层的制备：①钨粉筛选：同实施例1。②钨粉喷洒：接收器旋转速度设定为4000rpm，喷粉时间35s。余加工参数、条件和操作步骤同实施例1。
(3)血管外层的制备：①溶液制备：同实施例1。②纺丝加工：接收器旋转速度设定为5800rpm。调整注射器针头对准接收器的中央，注射器针头与接收器的距离设置为30cm，溶液流速设置为6ml/h，电压为28KV，电纺时间25min。余加工参数、条件和操作步骤同实施例1。
(4)人工血管的烘干：同实施例1。
实施例3新型X线下显影血管替代物
如图1、2所示，新型X线下显影血管替代物包括聚己内酯层2，钨粉颗粒层3和聚氨酯层1，其中，所述聚已内酯层1为内层，钨粉颗粒层3为中层，聚氨酯层1为外层，三层结构紧密连接。所述聚己内酯层2与聚氨酯层1为采用高压静电纺丝技术制成的厚薄均匀的聚已内酯薄膜；所述钨粉颗粒层3由表面无杂质的球形纯钨粉颗粒构成。球形纯钨粉颗粒的粒径为1-3um；通过喷粉机均匀地将球形纯钨粉颗粒喷涂在血管替代物内层的外表面。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种X线下显影血管替代物的制备方法为：
(1)血管内层的制备：将聚己内酯可降解聚合物溶解在体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂中，室温搅拌溶解，使之形成稳定、均匀、澄清的溶液。该溶液经高压静电纺丝技术制成血管内层。
(2)血管中层的制备：将球形纯钨粉颗粒均匀喷洒于上述血管内层的外表面，得到血管中层。
(3)血管外层的制备：将聚氨酯溶解于体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂中，室温下搅拌均匀，使之形成稳定、均一、澄清的溶液，该溶液同样经高压静电纺丝技术制成血管外层。
(4)人工血管的烘干：将制备完毕的人工血管置于烘烤箱中烘干，持续烘干，使溶剂彻底挥发。
2.根据权利要求1所述的X线下显影血管替代物的制备方法，其特征在于，所述步骤更具体为：
(1)血管内层的制备：①溶液制备：将聚己内酯溶解体积比为1：4的甲醇/三氟乙醇的混合溶剂中，室温搅拌溶解，使之形成稳定、均匀、澄清的溶液。②纺丝加工：将步骤①溶液移入注射器中，通过高压直流电源与注射器针头相连；以高速旋转圆柱形接收器作为收集装置，设定高压静电密纺机参数，设定完毕后，进行内层薄膜的制备。
(2)血管中层的制备：①钨粉筛选：取表面无杂质的球形纯钨粉颗粒，筛选出钨粉小颗粒。②钨粉喷洒：将步骤①钨粉小颗粒移入喷粉机中，设定喷粉机参数，设定完毕后，将钨粉小颗粒均匀地喷涂在步骤(1)所制成的血管内膜的外表面。
(3)血管外层的制备：①溶液制备：将聚氨酯溶解于体积比为4:3的四氢呋喃/二氯甲烷的混合溶剂中，室温下搅拌均匀，使之形成稳定、均一、澄清的溶液。②纺丝加工：高压静电纺丝加工在室温下进行，室内相对湿度为50％。将步骤①溶液移入注射器中，通过高压直流电源与注射器针头相连；以高速旋转圆柱形接收器作为收集装置，设定高压静电密纺机参数，设定完毕后，将聚氨酯纳米纤维丝绕制在步骤(2)所制成的血管层的外表面。
(4)人工血管的烘干：将制备完毕的人工血管置于烘烤箱中烘干，持续烘干，使溶剂彻底挥发。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中接收器旋转速度设定为3500-6000rpm，注射器针头与接收器的距离设置为24-28cm；高压静电密纺机参数为：溶液流速设置为6ml/h，电压为15-25KV，电纺时间20-30min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的接收器旋转速度设定为4500-6000rpm，注射器针头与接收器的距离设置为26-30cm；高压静电密纺机参数为：溶液流速设置为6ml/h，电压为20-30KV，电纺时间10-25min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)与(3)中高压静电纺丝加工在室温下进行，室内相对湿度为50％。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中接收器旋转速度设定为3000-4000rpm；喷粉机参数为喷粉机内的压力保持在0.3MPa至0.6MPa，喷粉强度设计为100g/min，电压220V，喷粉时间30-40s。
7.根据权利要求1所述方法制备的一种新型X线下显影血管替代物，包括三层结构，具体为：聚己内酯层，钨粉颗粒层和聚氨酯层，其特征在于，所述聚已内酯层为内层，钨粉颗粒层为中层，聚氨酯层为外层，三层结构紧密连接。
8.根据权利要求7所述的X线下显影血管替代物，其特征在于，所述聚己内酯层与聚氨酯层为采用高压静电纺丝技术制成的厚薄均匀的聚已内酯与聚氨酯薄膜。
9.根据权利要求7所述的X线下显影血管替代物，其特征在于，所述钨粉颗粒层由表面无杂质的球形纯钨粉颗粒构成。
10.根据权利要求7所述的X线下显影血管替代物，其特征在于，所述球形纯钨粉颗粒的粒径不超过3um。
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