CN107296979B - 一种组织工程纳米纤维血管支架及其制备方法 - Google Patents

一种组织工程纳米纤维血管支架及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种组织工程纳米纤维血管支架及其制备方法，支架由PLCL和可降解聚合物材料组成，微观上为纳米纤维结构，孔径在5‑10μm。制备：将PLCL与带正电聚合物分别溶解在两种不同的溶剂中，得到均一溶液，待溶解完全后，将两个溶液体系混匀，以滚轴为接收装置进行静电纺丝，得到纳米纤维支架。以带负电可降解聚合物为表面改性剂进行自组装修饰，去离子水洗净，干燥，得到多孔纤维支架。本发明可以通过在支架表面进行自组装修饰来提高材料来改善血管支架的抗凝性能。

Description

一种组织工程纳米纤维血管支架及其制备方法
技术领域
本发明属于血管组织工程支架及其制备领域，特别涉及一种组织工程纳米纤维血管支架及其制备方法。
背景技术
随着心血管疾病发病率的上升以及机械损伤的频发，临床上急需血管移植物来修复损伤血管。目前，应用较多移植物为自体血管和人工血管，但二者各有优缺点，自体血管(如大隐静脉或内乳动脉)可供数量有限，且有约30％的患者缺乏适合移植的自体血管，导致其难以满足临床需求。而人工血管在大口径血管移植中效果较好，但在小口径血管(内径小于6mm)移植中易产生内膜增生、术后栓塞、钙化和感染等并发症，导致远期通畅率降低和治疗效果欠佳。因此，为克服现有血管移植物的不足，组织工程技术被广泛应用于小口径血管构建，各种组织工程血管应运而生。
支架是组织工程中一个重要的组成部分，起着支撑细胞生长、引导组织再生等作用。理想的组织工程支架首先应该具备仿生天然细胞外基质(ECM)的纳米纤维结构，以促进细胞在支架上面的粘附、增殖和分化，以及促进营养物质在支架内的运输和代谢废物的排出。此外，支架还应具有合适的孔隙结构，适合细胞向支架内的生长，促进组织的再生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种组织工程纳米纤维血管支架及其制备方法，本发明方法基于仿生原理，制备的血管修复支架充分模拟天然ECM的纳米纤维结构，适宜相关细胞在支架上的粘附、增殖与分化；在支架表面进行自组装修饰可以有效提高支架血液相容性，可以有效应对移植后急性凝血反应。
本发明的一种组织工程纳米纤维血管支架，所述支架由PLCL和可降解聚合物材料组成，
微观上为纳米纤维结构，孔径在5-10μm。
本发明的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，包括：
(1)将带正电可降解聚合物溶解在溶剂Ⅰ中，得到溶液A；将PLCL溶解在溶剂Ⅱ中，得到溶液B，然后将溶液A和溶液B混合，然后进行静电纺丝，以滚轴为接收装置，得到管状纳米纤维支架；
(2)取与步骤(1)中带正电聚合物等量的带负电可降解聚合物溶于溶剂Ⅲ中，得到溶液C，在常温条件下，将步骤(1)中所得管状纳米纤维支架浸没在溶液C中，取出支架，去离子水洗净，冷冻干燥，即得组织工程纳米纤维血管支架。
所述步骤(1)中带正电可降解聚合物为壳聚糖、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚异丁烯、碳五石油树脂、聚赖氨酸、聚精氨酸中的一种或几种。
所述步骤(1)中溶剂Ⅰ为六氟异丙醇、三氟乙酸、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基酰胺、氯仿、二氯甲烷中的一种或几种；溶液A的浓度为6％～10％(wt/v)。
所述步骤(1)中溶剂Ⅱ为六氟异丙醇、三氟乙酸、去离子水、四氢呋喃、1,4-二氧六环、N,N-二甲基酰胺、氯仿、二氯甲烷中的一种或几种；溶液B的浓度为6％～10％(wt/v)。
所述步骤(1)中溶液A和溶液B混合，其中溶液A和溶液B的体积比为1:2。
所述步骤(1)中进行静电纺丝，以滚轴为接收装置具体为：装入注射器，进行静电纺丝，电压9-12kV，纺丝速度1-2mL/h，接收高度10-15cm。
所述步骤(2)中带负电可降解聚合物材料为硫酸葡聚糖、肝素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸、聚乙烯磺酸、高反式聚二烯烃、硫酸软骨素、硫酸角质素、硫酸皮肤素、、透明质酸中的一种或几种。
所述步骤(2)中溶剂Ⅲ为醋酸、盐酸、硫酸、硼酸、氢氟酸、氢碘酸、偏高碘酸水溶液中的一种或几种；溶液C的浓度为6～10％。
所述步骤(2)中管状纳米纤维支架浸没在溶液C中的时间为0.5-1.5h；冷冻干燥时间为1-2d。
本发明的支架微观上为纳米纤维结构。基底材料为可降解的PLCL和带正电可降解聚合物，经带负电可降解聚合物自组装修饰，形成的具有多孔结构的纤维支架。
有益效果
(1)本发明制备的血管支架微观上为仿生(ECM)的纳米纤维结构，能够促进血管相关细胞在支架上的粘附、增殖及分化，也能促进营养物质在支架内的运输和代谢废物的排出，为细胞的生长提供一个理想的微环境；
(2)本发明可以通过在支架表面进行自组装修饰来提高材料来改善血管支架的抗凝性能。
附图说明
图1是自组装修饰后的静电纺丝制备壳聚糖/PLCL纳米纤维管状支架的图片，其中A为数码照片，B为修饰后的壳聚糖/PLCL管状支架管壁的SEM图片。图C，D是支架体外血液相容性结果，图C为溶血率结果，修饰后支架不会引起红细胞破裂(溶血率<5％)。图D为血浆复钙结果，修饰后支架具有良好抗凝作用。表(1)是各实施案例得到的支架孔径值。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以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
(1)将壳聚糖常温条件下溶解于三氟乙酸/六氟异丙醇溶液中，搅拌配制成6％(w/v)的均一溶液，将PLCL常温条件下溶解于六氟异丙醇中，搅拌配制成6％(w/v)的均一溶液，然后将二者以1：2体积比混合均匀，以滚轴为接受装置，进行静电纺丝(静电电压：12kV，纺丝速率：2mL/h，接受高度：15cm)，干燥支架去除残余溶剂；
(2)取与步骤(1)中壳聚糖等量的硫酸葡聚糖溶于质量分数为0.175％的醋酸水溶液中，在常温条件下，将(1)中管状支架浸没在上述溶液中1h，取出支架，去离子水洗净，冷冻干燥，即可得到纳米纤维支架。
实施例2
(1)将聚赖氨酸常温条件下溶解于去离子水中，搅拌配制成6％(w/v)的均一溶液，将PLCL常温条件下溶解于六氟异丙醇中，搅拌配制成6％(w/v)的均一溶液，然后将二者以1：2体积比混合均匀，以滚轴为接受装置，进行静电纺丝(静电电压：12kV，纺丝速率：2mL/h，接受高度：15cm)，干燥支架去除残余溶剂；
(2)取与步骤(1)中多聚赖氨酸等量的硫酸软骨素溶于质量分数为0.175％的醋酸水溶液中，在常温条件下，将(1)中管状支架浸没在上述溶液中1h，取出支架，去离子水洗净，冷冻干燥，即可得到纳米纤维支架。
实施例3
(1)将聚丙烯酰胺常温条件下溶解于六氟异丙醇中，搅拌配制成6％(w/v)的均一溶液，将PLCL常温条件下溶解于六氟异丙醇中，搅拌配制成6％(w/v)的均一溶液，然后将二者以1：2体积比混合均匀，以滚轴为接受装置，进行静电纺丝(静电电压：12kV，纺丝速率：2mL/h，接受高度：15cm)，干燥支架去除残余溶剂；
(2)取与步骤(1)中聚丙烯酰胺等量的肝素溶于质量分数为0.175％的醋酸水溶液中，在常温条件下，将(1)中管状支架浸没在上述溶液中1h，取出支架，去离子水洗净，冷冻干燥，即可得到纳米纤维支架。
表1:各实施案例得到的支架孔径值:
Figure BDA0001339125290000031

Claims (10)

1.一种组织工程纳米纤维血管支架，其特征在于：所述支架由PLCL和可降解聚合物材料组成，微观上为纳米纤维结构，孔径在5-10μm；其中纳米纤维血管支架由下列方法制备：
(1)将带正电可降解聚合物溶解在溶剂Ⅰ中，得到溶液A；将PLCL溶解在溶剂Ⅱ中，得到溶液B，然后将溶液A和溶液B混合，然后进行静电纺丝，以滚轴为接收装置，得到管状纳米纤维支架；
(2)取与步骤(1)中带正电可降解聚合物等量的带负电可降解聚合物溶于溶剂Ⅲ中，得到溶液C，在常温条件下，将步骤(1)中所得管状纳米纤维支架浸没在溶液C中，取出支架，洗净，冷冻干燥，即得组织工程纳米纤维血管支架。
2.一种如权利要求1所述的组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，包括：
(1)将带正电可降解聚合物溶解在溶剂Ⅰ中，得到溶液A；将PLCL溶解在溶剂Ⅱ中，得到溶液B，然后将溶液A和溶液B混合，然后进行静电纺丝，以滚轴为接收装置，得到管状纳米纤维支架；
(2)取与步骤(1)中带正电可降解聚合物等量的带负电可降解聚合物溶于溶剂Ⅲ中，得到溶液C，在常温条件下，将步骤(1)中所得管状纳米纤维支架浸没在溶液C中，取出支架，洗净，冷冻干燥，即得组织工程纳米纤维血管支架。
3.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中带正电可降解聚合物为壳聚糖、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚精氨酸中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶剂Ⅰ为六氟异丙醇、三氟乙酸中的一种或几种；溶液A的浓度为6wt/v％～10wt/v％。
5.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶剂Ⅱ为六氟异丙醇、三氟乙酸中的一种或几种；溶液B的浓度为6wt/v％～10wt/v％。
6.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶液A和溶液B混合，其中溶液A和溶液B的体积比为1:2。
7.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中进行静电纺丝，以滚轴为接收装置具体为：装入注射器，进行静电纺丝，电压9-12kV，纺丝速度1-2mL/h，接收高度10-15cm。
8.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中带负电可降解聚合物材料为硫酸葡聚糖、肝素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、硫酸软骨素、硫酸角质素、硫酸皮肤素、透明质酸中的一种或几种。
9.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中溶剂Ⅲ为醋酸、盐酸、水溶液中的一种或几种；溶液C的浓度为6wt/v％～10wt/v％。
10.根据权利要求2所述的一种组织工程纳米纤维血管支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中管状纳米纤维支架浸没在溶液C中的时间为0.5-1.5h；冷冻干燥时间为1-2d。
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