CN107405426A - 具有纤维增强型瓣叶的人工心脏瓣膜 - Google Patents

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Abstract

人工心脏瓣叶包括至少部分地嵌入聚合物基质中的复数个静电纺丝纤维。该复数个纤维包括具有硬区段部分的第一预定重均百分比的第一聚异丁烯尿烷共聚物，并且该聚合物基质包括具有该硬区段部分的第二预定重均百分比的第二聚异丁烯尿烷共聚物，其中该硬区段部分的该第一预定重均百分比大于该硬区段部分的该第二预定重均百分比。

Description

具有纤维增强型瓣叶的人工心脏瓣膜
本申请在所有国家的指定申请人、美国国营公司波士顿科学医疗公司(BostonScientific SciMed,Inc.)、以及在所有国家的指定发明人、美国公民David R.Wulfman、美国公民Thomas A.Wrobel、美国公民Crystal M.Anderson-Cunanan、美国公民JosephThomas Delaney、美国公民Patrick Willoughby、美国公民Mark W.Boden、美国公民PeterG.Edelman、美国公民Michael Eppihimer的名义下，作为PCT国际专利申请于2016年3月29日提交，并且要求于2015年4月9日提交的美国临时专利申请号62/145,380和美国发明专利申请号15/082,382的优先权，这些专利的内容通过引用以其全文结合在此。
技术领域
本发明涉及具有由纤维增强的复合材料制成的瓣叶的人工心脏瓣膜。
背景技术
当心脏瓣膜不正确地发挥功能时，可以显著地损伤心脏功能。对于心脏瓣膜功能障碍的潜在原因包括瓣膜周围的环状部的扩大、心室扩大、以及脱垂或畸形的瓣叶。当心脏瓣膜不能不能正确地闭合时，心室内的血液可以反流或者通过瓣膜向后渗漏。
可以通过置换或修复病变的瓣膜(如主动脉瓣)治疗瓣膜反流。手术瓣膜置换是用于治疗病变的瓣膜的一种方法，但是其他少创性治疗方法也可用于很多患者。微创性治疗方法(如经导管的主动脉瓣膜置换(TAVR))通常涉及递送导管的使用，该递送导管通过动脉通道或其他解剖学途径递送至心脏来用可植入人工心脏瓣膜置换病变的瓣膜。虽然人工心脏瓣膜可以是用于病变的瓣膜的补救，人工心脏瓣膜的瓣叶可以随时间积累钙沉积物(称为钙化)，并且可能经历长期的装置故障(如撕裂)。因此，需要提供具有足够的长期化学稳定性和物理稳定性以及机械性能的心脏瓣膜。
发明内容
在此提供的人工心脏瓣膜具有充足的化学、物理和机械性能，在患者的生命期间可以具有适于保留的功能的结构。在各种情况下，在此提供的人工心脏瓣膜包括由纤维增强的复合材料制成的瓣叶。
在实例1中，人工心脏瓣叶包括由至少部分地嵌入聚合物基质中的复数个静电纺丝纤维构成的纤维状复合材料。该人工心脏瓣叶可以通过包含聚异丁烯尿烷共聚物的聚合物基质和包含聚氨酯、含氟聚合物、聚酯或三嵌段聚合物的静电纺丝纤维来表征。
在实例2中，如实例1所述的人工心脏瓣叶，其中该静电纺丝纤维包含聚异丁烯尿烷(PIB-PUR)共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚(苯乙烯-异丁烯-苯乙烯)(SIBS)三嵌段聚合物。
在实例3中，如实例1或2所述的人工心脏瓣膜，其中该复数个静电纺丝纤维包含具有硬区段部分的第一预定重均百分比(weight average percentage)的第一聚异丁烯尿烷共聚物，并且该聚合物基质包含具有硬区段部分的第二预定重均百分比的第二聚异丁烯尿烷共聚物，该第一和第二聚异丁烯尿烷共聚物各自包含软区段部分，该人工心脏瓣膜的特征在于该硬区段部分的该第一预定重均百分比大于该硬区段部分的该第二预定重均百分比。
在实例4中，如实例1-3中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该聚合物基质包括聚异丁烯尿烷共聚物，该聚异丁烯尿烷共聚物具有从约60A至约55D肖氏硬度、或在一些情况下约55D的计示硬度。在一些实施例中，复数个静电纺丝纤维可以包括聚合的材料，该聚合的材料具有从20MPa至45MPa、或在一些情况下至少49MPa的拉伸强度。在一些实施例中，该聚合物基质可以具有从20MPa至45MPa、或在一些情况下约44MPa的拉伸强度。
在实例5中，如实例1-4中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该人工心脏瓣叶是偶联至人工心脏瓣膜的管状体上的至少两个人工心脏瓣叶中的一个。
在实例6中，如实例5所述的人工心脏瓣叶，其中该第一和第二硬区段部分各自由亚甲基二异氰酸酯和丁二醇制备。
在实例7中，如实例5或实例6所述的人工心脏瓣叶，其中软区段部分是由聚异丁烯二醇或聚异丁烯二胺的单体制备。
在实例8中，如实例5-7中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该软区段部分进一步包括至少聚醚、氟化的聚醚、含氟聚合物、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、氟化的聚硅氧烷或聚碳酸酯。
在实例9中，如实例5-8中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该第一聚异丁烯尿烷共聚物包括在约40wt％至约60wt％之间的范围的重均百分比的硬区段，以及约40wt％至约60wt％的重均百分比的软区段。
在实例10中，如实例5-8中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该第二聚异丁烯尿烷共聚物包括在约30wt％至约40wt％之间的范围的重均百分比的硬区段，以及约60wt％至约70wt％的重均百分比的软区段。
在实例11中，如实例1-10中的一个所述的人工心脏瓣叶，该人工心脏瓣叶进一步包括在瓣叶表面上的水凝胶涂层。
在实例12中，如实例11所述的人工心脏瓣叶，其中该水凝胶涂层包括聚乙二醇(PEG)。
在实例13中，如实例1-12中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该复数个静电纺丝纤维的第一部分具有第一预定的取向，并且该复数个静电纺丝纤维的第二部分具有第二预定的取向，其中该第一预定的取向与该第二预定的取向不同。
在实例14中，如实例1-13中的一个所述的人工心脏瓣叶，其中该聚异丁烯尿烷共聚物包括硬区段部分，其中每个硬区段部分由亚甲基二异氰酸酯(MDI)和丁二醇(BD)制备，优选地其中该聚异丁烯尿烷共聚物使用约为1的MDI/(BD+SS)的摩尔比制备。
在实例15中，用于制备如实例1-14中的一个所述的人工心脏瓣叶的方法，该方法包括将该复数个静电纺丝纤维安置在心轴上并且将一层聚合物基质安置在心轴上。在一些实施例中，安置聚异丁烯尿烷共聚物层可以包括使用浸涂方法、压缩模塑方法或喷涂方法。在一些实施例中，实例15可以进一步包括应用包括聚乙二醇的水凝胶涂层。在一些实施例中，该水凝胶涂层可以包括肝素。
附图说明
图1是在人体解剖结构中的在此提供的示例性人工心脏瓣膜的图解。
图2是图1的人工心脏瓣膜的放大图。
图3A和3B是由复合材料组成的在此提供的示例性瓣叶的视图。图3A显示示例性瓣叶的平面视图。图3B提供示例性瓣叶的截面视图。
图4是在此提供的复合材料的示意图。
图5显示在此提供的另一个示例性瓣叶的截面视图。
图6提供在此提供的聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR)的化学结构。
图7是由具有不同硬区段含量的PIB-PUR组成的在此提供的复合材料的应力-应变曲线。
图8是在此提供的另一个示例性人工心脏瓣膜的图解。
具体实施方式
图1是在人体105的心脏102内的在此提供的人工心脏瓣膜100的图解。心脏具有四个心脏瓣膜：肺动脉瓣、三尖瓣、主动脉瓣和二尖瓣。这些心脏瓣膜允许血液穿过心脏并进入连接至心脏的主要血管(例如主动脉和肺动脉)。图1的人工心脏瓣膜100是主动脉人工心脏瓣膜，该主动脉人工心脏瓣膜可以通过血管使用递送装置或导管110手术地植入或递送。在经导管的主动脉瓣置换(TAVR)方法过程中，可以将该递送导管110插入股骨、锁骨或主动脉切口中。一旦插入后，该递送导管110可以将人工心脏瓣膜100递送至解剖结构内所希望的位置并将可植入心脏瓣膜100释放至所希望的植入部位。虽然图1显示置换主动脉瓣的人工心脏瓣膜100，但是在一些情况下，人工心脏瓣膜100可以置换另一种类型的心脏瓣膜(例如，二尖瓣或三尖瓣)。
图2提供图1的人工心脏瓣膜100的特写视图。人工心脏瓣膜100具有基本上管状体120、三个瓣叶140、锚元件160和管状密封件180。管状体120可以是径向可扩张的构件，例如具有环状腔的环状构架或支架。如在图2中显示，心脏瓣膜100可以具有偶联至在环状腔内的管状体120上的心脏瓣叶140。在管状体120的环状腔内放置的三个锚元件160各自可以将心脏瓣叶140固定在管状体120上。可以用紧固件将每个锚元件160偶联至管状体120，并用夹紧元件偶联至瓣叶140。管状密封件180可以围绕管状体120的一部分安置。特别地，管状密封件180可以具有围绕管状体120的外表面安置的流出端部分108，以限制瓣叶周围的血液流动。管状密封件180还可以具有固定到瓣叶140的底部边缘的流入端部分106。
人工心脏瓣膜100可以由各种材料制成。在一些情况下，人工心脏瓣膜100的至少一部分(例如瓣叶140)或管状体120的一部分可以由各种合成材料制成。在一些情况下，人工心脏瓣膜100可以全部地由合成材料制成。人工心脏瓣膜100的合成材料可以包括聚合的材料、金属、陶瓷及其组合。在一些情况下，人工心脏瓣膜100的合成材料可以包括由至少两种具有不同物理、机械和/或化学性能的组分材料构成的复合材料。
在一些情况下，瓣叶140的至少一部分可以由获得自动物(例如猪或牛)的组织制成。在一些情况下，例如，瓣叶140可以部分地由牛心包膜或猪组织制成。
图3A显示在此描述的示例性人工心脏瓣叶300。如所示，瓣叶300可以包括主体部分310(其也可以被描述为瓣叶的鼓起区域)和从主体部分310向外延伸的两个套筒部分320。主体部分310可以具有弯曲的底部边缘330。在一些情况下，可以将这些套筒部分调整大小和赋形用于偶联心脏瓣膜的锚元件(如图2的锚元件160)。
在使用中，将在此提供的人工心脏瓣膜300植入(例如，手术地或通过经导管递送)心脏中。瓣叶300的边缘部分在闭合位置中与彼此移入接合，以基本上限制流体以免流过人工心脏瓣膜到闭合位置。瓣叶300的边缘部分彼此离开到打开位置，从而允许流体流过人工心脏瓣膜300。瓣叶300在闭合位置和打开位置之间的移动可以基本上接近健康的自然瓣膜的血液动力学性能。
随着每次心脏跳动期间人工心脏瓣膜的打开和闭合，每个瓣叶300在打开和闭合位置之间弯曲。瓣叶300上的拉伸和弯曲应变可以取决于其位置而变化。因此，随着瓣膜打开和闭合，瓣叶300能以各种取向(或方向)伸长。如图3A所示，每个瓣叶可以随着每次心脏跳动以径向取向和/或圆周取向伸长。瓣叶300也能以相对于径向和圆周取向具有倾斜的角度的各种取向伸长。由于在使用过程中人工瓣叶可以经历各种取向的伸长，通过由具有各向异性的物理和机械性能的材料构成可以大大有益于瓣叶。
图3B提供在此提供的示例性瓣叶300的截面视图。如所示，瓣叶300可以由具有内层365和外层370的复合材料360制成。内层365可以包括嵌入在聚合物基质的至少一部分内的复数个纤维。复合材料的纤维可以由一种或多种纤维材料构成。聚合物基质可以作为互穿基质安置在内层中，该互穿基质在整个内层365中部分地或完全地填充单个纤维之间的间隙(或空间)。外层460可以由一种或多种聚合物基质材料构成。
图4提供在此提供的复合材料400的示意图。如图4所示，复合材料400可以由纤维410构成，该纤维410以有序的模式对齐以形成编织基质。在一些情况下，复合材料400的纤维410可以由在聚合物基质420内随机地取向的单个纤维410构成以形成非编织基质。在一些情况下，复合材料400是由静电纺丝纤维构成。非编织纤维基质可以提供各向同性的材料(在所有方向上具有相同的性能)，而编织纤维基质可以产生各向异性的材料(具有方向依赖性性能)。
仍然参考图4，复合材料400可以包括纤维410，该纤维410嵌入在复合材料的至少一层(或部分)中或贯穿整个复合材料中的聚合物基质420内。在一些情况下，复合材料400可以由复数个纤维410和聚合物基质420组成。在一些情况下，复合材料400的一些部分可以含有纤维410，并且复合材料400的一些部分可以不包括纤维410。在一些情况下，复合材料400的一些部分可以含有聚合物基质420，并且复合材料400的一些部分可以不包括聚合物基质420。在一些情况下，复合材料400可以包括另外的聚合物层，其可以包括与聚合物基质420中的聚合物不同的聚合物或者聚合物基质420中的相同聚合物。在一些情况下，不同的聚合物层可以包括不同的聚合物纤维410和/或不同的纤维排列。在一些情况下，复合材料400可以具有各向同性的性能，这可以是由于基质420内的纤维410排列。在一些情况下，心脏瓣叶可以包括复合材料400，该复合材料400具有贯穿整个复合结构400的纤维410和聚合物基质420以简化制造。
在瓣叶的复合材料内的每个纤维410可以具有用于生产所希望的物理和/或机械性能的取向(或方向)。在一些情况下，纤维可以具有单个取向，使得纤维相对于瓣叶的边缘(例如如图3A所示沿着套筒320的自由边缘)以一个线性方向延伸。在一些情况下，纤维可以在与瓣叶的边缘平行的线性方向上延伸。在一些情况下，纤维能以相对于瓣叶边缘成一定角度取向的线性方向延伸。
仍然参考图4，每个纤维410可以任选地具有复数个取向，使得纤维多次或连续地改变其方向。在一些情况下，例如，具有复数个取向的纤维410可以相对于瓣叶的边缘具有非线性或弯曲的形状。在一些情况下，当瓣叶处于非应力状态时，纤维410可以是非线性或弯曲的形状，但是当瓣叶处于应力状态时，纤维410可以变直。在一些情况下，纤维410可以从弯曲的形状转变为直的形状，以允许瓣叶在平行于纤维取向的方向上具有更大的伸长并产生所希望的各向异性的性能。在一些情况下，纤维410可以具有非线性形状，例如如图4所示的弯曲或曲线形状。在一些情况下，每个纤维410可以具有重复模式，例如摆动、正弦型或波状模式。例如，在一些情况下，纤维410可以包括一个波状形或复数个波状形。在一些情况下，纤维410可以是直的或具有线性形状。在各种情况下，瓣叶内的纤维410可以赋形以改变瓣叶材料的物理和/或机械性能。例如，在一些情况下，与具有直纤维的瓣叶相比，正弦型纤维或其他弯曲形状可以产生具有弹性增加的瓣叶。
在一些情况下，单个纤维410可以具有不同形状的不同部分。例如，纤维可以在一个部分中具有直的部分并且在另一个部分中可以具有正弦型部分。在一些情况下，复合材料可以具有一组、两组、三组、四组或多于五组的纤维，每组具有不同的形状或模式。可以用具有一种或多种形状的纤维形成心脏瓣叶，该性状对瓣叶提供各向异性的物理和/或机械性能。通过将具有一个或多个取向的纤维掺入到瓣叶复合材料中，复合材料的性能可以在方向上调整以响应脉动心脏的应力和应变。
心脏瓣叶可以由多种纤维材料形成，以便对瓣叶提供两种或更多种不同材料的物理和/或机械性能。通过将具有不同性能的不同材料的层掺入到瓣叶复合材料中，可以根据需要调整复合材料的性能。可以使用多层以形成各向异性的材料，该材料通过更好地模拟天然心脏瓣膜的性能来优化瓣叶性能。
在此提供的示例性瓣叶可以包括从多个静电纺丝纤维材料形成的纤维状基质。心脏瓣叶也可以由多种纤维材料形成，以便对瓣叶提供两种或更多种不同材料的物理和机械性能。
在一些情况下，复数个纤维可以在复合材料内形成纤维层。在一些情况下，单层纤维可以包括多于一种材料。在一些情况下，复合材料可以包括多层纤维，例如，两层、三层、四层或大于五层的纤维。在一些情况下，至少一层的纤维可以由相同的材料(例如第一聚合物)制成。在一些情况下，不同的纤维层可以由不同的材料制成，例如，第一层由第一聚合物制成并且第二层由第二聚合物制成。具有多于一层可以最小化或预防心脏瓣膜中发生撕裂和其他类似材料相关的故障。
图5提供另一个示例性复合材料500的截面视图。图5的复合材料500包括多个内层510、520以及外层530。内层包括最外层的内层520和最内层的内层510。最外层的内层520可以包括第一复数个纤维，并且最内层的内层510可以包括第二复数个纤维。外层530可以由聚合物基质构成。在一些情况下，最外层的内层520的纤维的至少一部分可以在最内层的内层510的一部分处穿透。外层530(例如聚合物基质)可以穿透最外层的内层520，使得聚合物基质材料部分或完全地填充最外层的内层520的单个纤维之间的空间。在一些情况下，外层530的材料(例如聚合物基质材料)可以穿透最外层的和最内层的内层520、510。
如图5所示，复合材料可以具有一个或多个内部纤维层。在一些情况下，复合材料可以具有纤维状外层。该外部纤维状层可以对复合材料提供所希望的表面改性，例如提供表面纹理以促进更好的粘附性能，消除或减少钙化。在一些情况下，外部纤维状层可以提供用于安置药物或抗微生物剂的多孔表面。
示例性复合材料可以包括具有取向(其也可以被描述为纤维方向)的一组纤维，其中该组中的每个纤维具有相同的取向。在各种情况下，根据需要，可以使瓣叶的纤维组取向以抵抗在特定方向上的应变。在一些情况下，一组或一层纤维可以具有不同于聚合物基质内另一组或另一层纤维的取向的取向。在一些情况下，例如，第一复数个纤维可以具有第一取向，并且第二复数个纤维可以具有第二取向。在一些情况下，该第一取向可以与该第二取向不同或相同。在一些情况下，该第一和第二取向彼此通常是正交的。在一些情况下，该第一和第二取向彼此通常是倾斜的。在一些情况下，复合材料可以具有一组、两组、三组、四组或多于五组的纤维，每组具有不同的取向。心脏瓣叶可以由包括对瓣叶提供各向异性的物理和/或机械性能的多个取向的纤维组形成。通过将具有一种或多种取向的纤维掺入瓣叶复合材料中，可以调整复合材料的性能以方向性地响应与脉动心脏相关的应力和应变。
在此描述的瓣叶的纤维可以由适合于医疗装置和/或植入物的各种材料制成。这些纤维可以由各种生物稳定和/或生物相容的材料制成。生物稳定的材料是在医疗装置的使用寿命期间耐降解的材料，并且与致癌性问题无关。生物相容的材料是对活体组织无害的合成或天然的材料。通常，在此所述的纤维可以由聚合物、金属(例如钛、不锈钢、钽)、陶瓷(玻璃纤维、丙烯酸树脂)或其组合构成。在一些情况下，纤维由热塑性聚合物、热固性聚合物或其组合制成。在此提供的纤维可以由各种聚合的材料(如含氟聚合物、聚氨酯或嵌段共聚物)制成。适合用于在此提供的纤维的聚合物可以由含氟聚合物形成，该含氟聚合物包括但不限于例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)(例如KynarTM和SolefTM)、聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)及其组合。其他合适的纤维聚合物可以包括基于尿烷的聚合物(例如聚氨酯、聚氨酯弹性体(例如Pellethane))、基于聚醚的聚氨酯(例如Tecothane)、基于聚碳酸酯的聚氨酯(例如Bionate和Chronoflex)及其组合。在一些情况下，适合用于纤维的聚合物材料的其他实例包括但不限于聚碳酸酯、聚醚、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二酯(PET))、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(例如尼龙6和尼龙12)、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜类、聚乙烯醇、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺(PI)、聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并噻唑(PBT)、聚苯并咪唑(PBI)、聚-N-苯基苯并咪唑(PPBI)、聚苯基喹喔啉(PPG)、聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPTA)、聚砜、基于萘二甲酸(naphtalate)的聚合物纤维如聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二酚二咪唑并吡啶(PIPD，或也称为M5纤维)及其组合。在一些情况下，纤维由嵌段共聚物(例如像聚(苯乙烯-异丁烯-苯乙烯)(SIBS)三嵌段聚合物和聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR))形成。
图6提供用于构建在此提供的复合材料的聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR)的组分的化学结构。如图6所示，PIB-PUR由软区段部分和硬区段部分构成。聚氨酯硬区段部分可以包括但不限于亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、4,4’-亚甲基二环己基二异氰酸酯(H12MDI)和六亚甲基(HMDI)。聚氨酯软区段部分可以包括聚异丁烯大分子二醇或聚异丁烯二胺。在一些情况下，合适的软区段可以包括直链、支链或环状形式的聚烯烃、聚醚、氟化的聚醚、含氟聚合物、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二酯(PET))、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、氟化的聚硅氧烷、或聚碳酸酯及其衍生物。PIB-PUR和PIB-PUR衍生物具有为医疗装置和植入物提供惰性的、生物相容的、无血栓形成的和抗钙化材料的优点。
在一些情况下，瓣叶的复合材料的纤维可以由液晶聚合物(LCP)制成。LCP是由于其中形成的高度有序的晶体结构的区域而具有半结晶特性的芳香族聚酯或聚酰胺共聚物的特殊种类。LCP是通常为化学惰性且具有高抗蠕变性、高模数和高拉伸强度的材料。由LCP制成的合适的纤维材料包括但不限于热致型聚酯(如)、聚(对苯二甲酰对苯二胺)(PPTA)、聚(亚苯基苯并二噁唑)(PBO)及其组合。其他适合的LCP可以包括聚(对苯二甲酰对苯二胺)(如)、聚(间苯二甲酰间苯二胺)(如和和)。在一些情况下，可以使用其他高性能纤维，如冻胶丝超高分子量聚乙烯(和)。使用LCP的益处包括提供具有任选地更薄和更小尺寸(例如厚度或直径)的瓣叶，而不损害瓣叶的机械性能(例如拉伸强度)或性能特征(例如稳健性和耐久性)。在一些情况下，LCP纤维的直径可以小至0.5微米(或μm)。在一些情况下，由LCP纤维构成的瓣叶的厚度可以在从约50μm至约100μm的范围内。
在一些情况下，复合材料的单个纤维可以包封在夹套(例如，聚合物夹套)内以促进在纤维和聚合物基质之间的结合。在一些情况下，例如瓣叶可以包括已经包封在聚合物夹套内的LCP纤维。
纤维可以具有至少1微米(或.00004英寸)的直径或平均直径。在一些情况下，纤维可以在约1微米至约100微米(或约.00004英寸至约.004英寸)的范围内，包括其间的所有范围和值。在一些情况下，例如，合适的纤维直径大小可以包括约1微米至5微米(或约.00004英寸至约.0002英寸)、5微米至10微米(或.0002英寸至约.0004英寸)、10微米至20微米(或.0004英寸至约.0008英寸)、20微米至50微米(或.0008英寸至约.0020英寸)以及50微米至100微米(或.002英寸至约.004英寸)的范围。在一些情况下，纤维可以具有在约1微米至约10微米(或.0004英寸至约.0020英寸)范围内(包括其间的所有范围和值)的直径。在一些情况下，从聚合物制成的纤维可以在从约5微米至约100微米(或.00002英寸至约.0040英寸)、从约10微米至约75微米(或.0004英寸至约.003英寸)、从约10微米至约50微米(或.0004英寸至约.0020英寸)、从约20微米至约100微米(或.0008英寸至约.0040英寸)、从约25微米至约200微米(或.001英寸至约.008英寸)、或从约20微米至约50微米(或.0008英寸至约.002英寸)的范围内。在一些情况下，纤维505(如LCP纤维)可以在从0.5微米(或500纳米)至5微米(或约.00002英寸至约.00020英寸)的范围内。
在一些情况下，纤维可以具有小于1微米或1000纳米(nm)(或.00004英寸)的直径或平均直径。在一些情况下，纤维直径或平均直径可以在从1nm至1000nm的范围内，包括其间的所有范围和值。例如，纤维直径可以在从约1nm至10nm、10nm至50nm、50nm至100nm、100nm至500nm和500nm至1000nm的范围内。在一些情况下，纤维直径可以在从100nm至1000nm的范围内，包括其间的所有范围和值。纤维直径可以显著地影响复合材料的物理和/或机械性能。在一些情况下，可以使用合适的纤维直径来获得具有某些所希望的物理和/或机械性能的复合材料。例如，增加示例性复合材料的纤维直径可以增加材料的拉伸强度。
在复合材料内的纤维密度(如纤维重量百分比)可以变化。在一些情况下，复合材料内的纤维的重量百分比通常可以在从约0.1wt％至约50wt％的范围内，包括其间的所有范围和值。在一些情况下，例如，该纤维重量百分比可以在从0.1wt％至0.5wt％、0.5wt％至1wt％、1wt％至2wt％、2wt％至3wt％、3wt％至4wt％、4wt％至5wt％、5wt％至10wt％、10wt％至20wt％、20wt％至30wt％、30wt％至50wt％、0.5wt％至30wt％、1wt％至20wt％、2wt％至10wt％、或3wt％至5wt％的范围内。在一些情况下，复合材料的纤维重量百分比可以在从约1wt％至约5wt％的范围。纤维重量百分比可以显著地影响复合材料的物理和/或机械性能。在一些情况下，可以使用合适的纤维重量百分比来定制或调节瓣叶材料的物理和/或机械性能。
返回参考图3B，复合材料460的聚合物基质470可以被安置在纤维状基质465内和附近。聚合物基质470可以穿透纤维状基质，例如聚合物基质470的至少一部分变成安置在构成纤维状基质的单个纤维之间形成的空间之间。该聚合物基质470可以由各种生物稳定和/或生物相容的聚合材料制成。在一些情况下，聚合物基质可以由弹性聚合物制成。合适的聚合物基质材料可以包括但不限于均聚物、共聚物和三元共聚物。可以将各种聚氨酯(如具有软区段的聚氨酯，如聚醚、全氟聚醚、聚碳酸酯、聚异丁烯、聚硅氧烷或其组合)用于构建聚合物基质。
在一些情况下，聚合物基质470可以由嵌段聚合物(例如像聚(苯乙烯-异丁烯-苯乙烯)(SIBS)三嵌段聚合物)形成。其他合适的弹性体材料包括但不限于硅酮、丁腈橡胶、含氟弹性体、聚烯烃弹性体、胶乳型弹性体、各种天然弹性体(如由胶原蛋白、弹性蛋白、纤维素、蛋白质、碳水化合物及其组合制成的那些)。
复合材料可以用各种材料和纤维直径和取向制备，例如以便在最终复合材料中提高结合强度、伸长性能和拉伸强度。在一些情况下，在此提供的示例性复合材料的静电纺丝纤维可以具有从20MPa至45MPa、或者在一些情况下至少49MPa的拉伸强度。在一些情况下，在此提供的复合材料的纤维可以具有在从约45MPa至50MPa(或7.1至7.25ksi)、50MPa至100MPa(或6.5ksi至14.5ksi)、100MPa至250MPa(或14.5ksi至36ksi)、250MPa至500MPa(36ksi至73ksi)、500MPa至1000MPa(73ksi至145ksi)、1000MPa至2000MPa(145ksi至290ksi)或大于2000MPa(或290ksi)范围内的拉伸强度。
在一些情况下，在此提供的聚合物基质的聚合物可以具有在从约25MPa至30MPa(或3.6ksi至4.4ksi)、30MPa至40MPa(或4.4ksi至5.8ksi)、40MPa至50MPa(或5.8ksi至7.3ksi)、50MPa至60MPa(或7.3ksi至8.7ksi)、60MPa至70MPa(或8.7ksi至10ksi)或大于70MPa(或10ksi)范围内的拉伸强度。在一些情况下，在此提供的示例性复合材料的聚合物基质可以具有从20MPa至45Mpa、或在一些情况下约44MPa的拉伸强度。
在一些情况下，在此提供的示例性复合材料的聚合物基质可以由聚异丁烯尿烷共聚物制成，该聚异丁烯尿烷共聚物具有约55D的、或从约60A至约55D肖氏硬度(或约182千磅/平方英寸(ksi)或1255兆帕(MPa)的极限拉伸强度)计示硬度。
在此提供的示例性瓣叶复合材料包括由在此描述的PIB-PUR构成的复数个纤维以及由PVDF-HFP构成的聚合物基质。PIB-PUR纤维状基质为聚合物基质提供化学惰性的支架，并且PVDF-HFP提供生物稳定的材料。
在一些情况下，在此提供的瓣叶可以包括由PVDF-HFP构成的复数个纤维以及由在此描述的PIB-PUR构成的聚合物基质。纤维可以形成非编织或编织的纤维状基质。PVDF-HFP纤维状基质提供生物稳定的支架，并且PIB-PUR聚合物基质提供化学惰性的外表面用于减小或消除合成的瓣叶中的钙化。
在一些情况下，人工心脏瓣叶可以包括至少部分地嵌入聚合物基质中的复数个静电纺丝纤维。复数个纤维可以包括第一聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR)，该第一聚异丁烯尿烷共聚物具有其硬区段部分的第一预定重均百分比。聚合物基质可以包括第二聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR)，该第二聚异丁烯尿烷共聚物具有其硬区段部分的第二预定重均百分比。硬区段部分的第一预定重均百分比可以大于硬区段部分的第二预定重均百分比，使得该第一和第二聚异丁烯尿烷共聚物的物理和/或机械性能不同。
在一些情况下，聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR)可以具有范围从约10wt％至90wt％的硬区段部分重均百分比。在一些情况下，高硬区段含量包括在约60wt％至约70wt％之间的范围的重均百分比。在一些情况下，硬区段的重均百分比在约60wt％至70wt％之间。在一些情况下，硬区段部分的重均百分比以约30wt％至40wt％的量存在。在一些情况下，PIB-PUR的硬区段的重均百分比能以约10wt％至20wt％、20wt％至30wt％、30wt％至40wt％、40wt％至45wt％、45wt％至50wt％、50wt％至55wt％、55wt％至60wt％、60wt％至65wt％、65wt％至70wt％、65wt％至75wt％、75wt％至80wt％、80wt％至85wt％、85wt％至90wt％、或大于90wt％的量存在。
在一些情况下，聚异丁烯尿烷共聚物(PIB-PUR)可以具有以约10wt％至90wt％的量存在的软区段(SS)部分的重均百分比。在一些情况下，软区段的重均百分比以约40wt％至90wt％的量存在。在一些情况下，该软区段以约60wt％至70wt％的量存在。在一些情况下，软区段的重均百分比可以在从约30wt％至约40wt％的范围。在一些情况下，PIB-PUR的软区段能以40wt％至45wt％、45wt％至50wt％、50wt％至55wt％、55wt％至60wt％、60wt％至65wt％、65wt％至70wt％、65wt％至75wt％、75wt％至80wt％、80wt％至85wt％、85wt％至90wt％或大于90wt％的量存在。
在一些情况下，聚异丁烯尿烷共聚物具有高硬区段含量，该高硬区段含量包括硬区段部分的在约40wt％至约60wt％之间范围的重均百分比，以及软区段部分的在约40wt％至约60wt％的重均百分比。
在一些情况下，聚异丁烯尿烷共聚物具有低硬区段含量，该低硬区段含量包括硬区段部分的在约30wt％至约40wt％之间范围的重均百分比，以及软区段部分的在约60wt％至约70wt％的重均百分比。
图7提供在此提供的复合材料的估计的应力-应变曲线，该复合材料由具有不同的硬区段含量的PIB-PUR构成，表明通过PIB-PUR的不同的硬区段含量可以实现不同的机械性能。如图7所示，具有高硬区段含量的聚异丁烯尿烷共聚物展现与具有低硬区段含量的聚异丁烯尿烷共聚物不同的机械性能。更具体地，具有高硬区段含量的聚异丁烯尿烷共聚物展现比具有低硬区段含量的聚异丁烯尿烷共聚物更高的拉伸强度和更低的伸长。在一些情况下，减少PIB-PUR中的硬区段含量的重均百分比可以减少PIB-PUR的拉伸强度但增加PIB-PUR的弹性。
在此提供的示例性复合材料可以包括水凝胶涂层。该水凝胶涂层包括亲水性聚合物链的网，其可以提供增加表面亲水性的益处。在一些情况下，在此提供的复合材料可以具有水凝胶涂层，该水凝胶涂层在一些情况下包括聚乙二醇(PEG)或PEG衍生物，例如，壳聚糖-PEG、硫醇-PEG、马来酰亚胺-PEG、氨基-PEG、叠氮化物-PEG和羧基-PEG。可以应用于复合材料的其他合适的亲水性材料包括但不限于，聚[N-(2-羟基丙基)甲基丙烯酰胺](PHPMA)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚乙烯/寡乙烯、聚HEMA、聚四乙二醇二甲醚、透明质酸、壳聚糖及其衍生物。
在各种情况下，在此提供的示例性复合材料可以包括抗微生物涂层以便抑制复合材料内的有害微生物的生长，因此减少潜在的患者的感染风险。在一些情况下，可以将抗微生物涂层表面枝接或共价附接至复合材料。在一些情况下，抗微生物涂层可以是等离子体聚合物涂层。在各种情况下，示例性抗微生物涂层可以包括聚乙二醇(PEG)。在一些情况下，可以将抗微生物涂层共价附接至亲水性聚合物(如聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、糖胺聚糖(肝素、透明质酸等)及其组合)的表面涂层。其他合适的抗微生物涂层可以包括但不限于石墨烯、金和银的氧化物和盐。在一些情况下，抗微生物涂层可以包括抗凝血剂，例如肝素和/或肝素衍生物。在一些情况下，抗凝血剂可以包括P2Y12蛋白质抑制剂如氯吡格雷噻氯匹定和普拉格雷在一些情况下，试剂可以包括糖蛋白IIb/IIla拮抗剂，如阿昔单抗、依替巴肽和替罗非班。其他合适的抗凝血剂可以包括但不限于比伐卢定地西卢定凝血酶抑制剂(如阿加曲班、金精三羧酸、聚乙二醇(PEG)、西洛他唑)及其组合。
在一些情况下，复合材料的外表面可以包括两性离子聚合物以减少一种或多种复合材料的钙化倾向。在一些情况下，两性离子聚合物包括具有两性离子基团(其也可以被描述为两性离子种类或两性离子化合物)的骨架。两性离子基团或两性离子(也被描述为偶极离子或内盐)是具有带负电荷的离子(阴离子)和带正电荷的离子(阳离子)两者的带中性电荷的化合物或分子。在一些情况下，两性离子聚合物可以包括两性离子侧基(pendantgroup)(也被称为侧基(side group))。在一些情况下，两性离子聚合物可以由一种或多种单体形成，其中该单体包括两性离子基团。
在一些情况下，复合材料可以具有聚合物涂层，该聚合物涂层包括单体的聚合单元，当将聚合物涂层暴露在PH为约7.4的水性环境(特别是血液中)时，该单体包括两性离子基团。在一些情况下，单体的两性离子基团可以由羧酸基团、磺酸基团、磷酸基团形成。在一些情况下，单体可以包括由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺构成的两性离子基团。在一些情况下，两性离子基团的阳离子可以由(环)脂肪族或芳香族胺、脒或胍形成。在一些情况下，两性离子基团的阳离子可以是季胺。
在一些情况下，两性离子基团的阳离子和阴离子可以是单体单元的相同侧基的部分。在一些情况下，该侧基具有以下结构式：X–(CH2)n-N+R2-(CH2)m-Y或X-(CH2)n-O-P(O-)-(CH2)m-Z，其中：
X是与单体的重复单元共价附接的点；
每个R独立地选自C1-至C4-烷基(特别是甲基)；
n和m各自是在1和8之间的整数；
Y是选自COO-、SO3-、O-SO3-、O-PO3-和PO3-的阴离子基团；并且
Z是衍生自(环)脂肪族或芳香族胺、脒、胍或季胺(特别是NR’3+)的阳离子基团，其中每个R’独立地选自C1-至C4-烷基(特别是甲基)。
两性离子聚合物通常可以最小化或预防一般由植入体内的合成的材料通过产生通常抑制蛋白质吸附的水饱和的表面而引起的生物反应。使用两性离子聚合的表面的益处包括增加合成表面的亲水性、非特异性蛋白质吸附阻力和/或血小板粘附抗性。
图8提供人工心脏瓣膜800的另一个实施例。人工心脏瓣膜800包括限定基本上圆柱形通道813的基部812和沿着基本上圆柱形通道813安置的复数个聚合的瓣叶814。每个聚合的瓣叶814包括偶联至基部812的各自的根部部分816和相对于根部部分816可移动的各自的边缘部分818，以沿着接合区域与其他聚合的瓣叶的边缘部分接合。在一些情况下，整个心脏瓣膜800可以由在此提供的复合材料制成。在一些情况下，心脏瓣膜800的部分，例如心脏瓣膜800的聚合的瓣叶814可以由在此提供的复合材料制成。在一些情况下，聚合的瓣叶814可以包括在此提供的复数个纤维。在一些情况下，复数个纤维814可以包括复数个波状形以便对瓣叶提供多阶段弹性性能。
基部812包括安置在聚合物层824中的框架822。聚合物层824可以由在此提供的复合材料构成。在一些情况下，聚合物层824可以包括复数个纤维814，其中每个纤维任选地包括复数个波状形。聚合物层824将聚合的瓣叶814的各自的根部部分816固定到基部812。聚合物层824可以与聚合的瓣叶814的各自的根部部分816形成基本上连续的表面。这可以降低在各自的根部部分816和基部812的接合处的应力集中的可能性。此外或可替代地，聚合物层824可以安置在每个聚合的瓣叶814和框架822之间，使得聚合物层824保护聚合的瓣叶814免于与框架822的偶然接触(例如，可以通过人工心脏瓣膜800在植入部位存在的钙沉积物的偏心变形而发生)。
在一些情况下，框架822基本上是圆柱形的，使得基部812的外表面基本上是圆柱形的，并且安置在框架822上的聚合物层824形成基本上圆柱形的通道813。在一些情况下，框架822完全安置在聚合物层824中，聚合物层824形成瓣膜800的波状外形的外表面。在一些情况下，框架822部分地安置在聚合物层824中。在一些情况下，将聚合物层824应用至框架822以形成瓣膜800的基本平滑的内表面和/或外表面。
制造方法
在此提供的方法可以用于形成医疗装置，如在此描述的由一种或多种复合材料制成的人工心脏瓣叶。特别地，可以将在此提供的方法用于使用在此描述的具有多阶段弹性性能的至少一种复合材料形成瓣叶。在一些情况下，形成瓣叶的方法包括在心轴上安置第一聚合层。在一些情况下，形成瓣叶的方法包括在本文所讨论的第一聚合层上安置复数个具有复数个波状形的纤维。在一些情况下，形成瓣叶的方法包括在在此所讨论的复数个纤维上安置第二聚合层。
可以使用各种方法形成在此提供的复合材料。用于形成复合材料的至少一部分的合适的方法包括但不限于压缩模塑、挤出、溶剂烧铸、注塑成型、静电纺丝、强力纺丝、熔喷及其组合。用于部分地或完全地构建由复合材料构成的部分的其他方法的实例还包括但不限于浸涂、辊涂、喷涂、流涂、静电喷涂、等离子体喷涂、旋转涂覆、幕式涂覆、丝印涂覆及其组合。在一些情况下，在此描述的方法可以用于形成纤维和/或聚合物基质。在一些情况下，在此描述的方法可以用于制造掺入由对齐的或非对齐的纤维构成的预制的网丝的增强的瓣叶。例如，在一些情况下，复合材料可以通过将纤维铺设在压缩模具中来构建，该压缩模具将聚合物基质置于纤维中的和纤维上。
可以将压缩模塑用于生产由复合材料构成的片或模制部件。压缩模塑方法是通过将预成型的聚合物材料(如预成型的热固性化合物)直接放入加热的金属模具中来形成部件的方法。预成型的热固性化合物符合模具的形状，因为其变得柔软并被加热的模具压缩。在一些情况下，可以通过将一种或多种预成型的化合物和/或一种或多种纤维状基质插入压缩模具中来制备复合材料。
在一些情况下，可以使用挤出和注塑成型来形成至少一部分由复合材料构成的部件。挤出是通过推动或拉动材料穿过具有所希望的横截面的模具而形成具有固定的横截面轮廓的部件的方法。注塑成型是将一种或多种加热的材料进料到模具腔中并冷却腔体形状中的材料的方法。在掺入纤维层之前或之后，可以将这些方法中的任一种用于形成复合材料基材。
溶剂烧铸是可以用于形成复合材料的另一种方法。这种方法涉及将聚合物材料溶解在有机溶剂中，将溶液浇铸在模具中并干燥溶剂以产生最终结构。在一些情况下，可以在浇铸之前将第二种材料(如颗粒或纤维)添加到溶液中以形成由嵌入聚合物材料内的第二材料构成的复合结构。在一些情况下，第二种材料可以是可溶解的材料(例如可溶解的盐)，其导致多孔结构。
可以使用各种方法以形成由复合材料构成的瓣叶的纤维。一些合适的方法的实例可以包括但不限于静电纺丝、强力纺丝和熔喷方法。静电纺丝、强力纺丝和熔喷方法是可以用于形成复合材料的纤维的示例性方法。静电纺丝是使用电荷从液体产生纤维的方法，而强力纺丝是使用离心力来产生纤维的方法。熔喷是将熔融的热塑性树脂通过模具挤出、然后拉伸并用高速空气冷却以形成长的细纤维的方法。静电纺丝和熔喷方法均可以用于将纤维形成编织或非编织的纤维状基质。在一些情况下，多个纤维材料可以由一个或多个装置同时形成。
可以使用各种方法将纤维掺入聚合物基质中以充分结合聚合物基质内的纤维。在此描述的方法可以用于清洁和/或表面改性纤维、将纤维包封在夹套(例如，聚合物夹套)中、将纤维沉积到瓣叶的网孔模式中、并用聚合物溶液涂覆纤维状基质。
在一些情况下，可以在沉积到聚合物基质上之前形成纤维。特别地，可以将预成型的纤维沉积并根据需要取向成为瓣叶形状的网丝模式。如果需要，纤维可以被取向以优化物理和/或机械性能并允许在不同方向上的不同程度的伸长。在一些情况下，纤维可以直接沉积到目标表面上，例如聚合物基质表面。可以使用在此描述的方法将纤维沉积到目标表面上以产生非编织的基质或编织的纤维状基质。
复合材料的单个纤维可以任选地包封在夹套(例如，聚合物夹套)中以促进结合并降低纤维从聚合物基质释放的风险。在一些情况下，可以通过使用溶液法(如喷涂或浸涂)将单个纤维包封在具有保形涂层的聚合物夹套中。在一些情况下，可以使用反应过程帮助纤维包封，以促进纤维和聚合物夹套之间的共价结合。示例性反应过程可以包括用二异氰酸酯(如亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)的单体或低分子量低聚物)的引物溶液涂覆纤维，将二异氰酸酯固化到纤维表面，并在涂覆的纤维上应用羟基封端的低聚物或胺封端的低聚物的反应层。在一些情况下，可以将羟基封端的低聚物或胺封端的低聚物的反应层应用到纤维上而不添加二异氰酸酯涂层。
纤维可以在沉积到目标表面之前或之后被包封在夹套(例如，聚合物夹套)中。在后一种情况下，纤维一旦形成就可以用聚合物溶液涂覆并根据需要在目标表面上取向。应用到纤维上的聚合物溶液可以是反应性或非反应性聚合物溶液。通过使用合适的溶剂、加热、过滤和/或干燥复合材料，可以最小化或去除可能存在于所得的聚合物涂覆的纤维中的残留溶剂。
复合材料的至少一部分可以经受表面处理以优化某些表面特征，如亲水性或钙化倾向。表面处理可以用于清洁、活化、中和表面，和/或重新调整纤维状基质中的纤维取向。在一些情况下，可以在涂覆应用(例如水凝胶涂覆应用)之前或之后使用表面处理。在一些情况下，表面处理可能在涂覆应用之前发生，以改变材料的表面特征来帮助改善材料表面和涂层之间的共价结合。在一些情况下，表面处理可以在涂覆应用之后发生以进一步增强涂层的某些性能。在一些实例中，表面处理包括但不限于等离子体处理、电晕处理、酸浸蚀和真空等离子体处理。
等离子体处理是使用电离气体分子来改变聚合物材料的表面特征的表面改性方法。等离子体处理可以从聚合物材料中除去挥发性有机化合物。可以使用等离子体处理来激活典型地不容易结合或表现出疏水特征的聚合物材料的表面。在一些情况下，等离子体处理可以在应用另一种材料(例如水凝胶)之前用于暂时激活复合材料(例如纤维状基质)的表面。等离子体处理可以用于增强材料(如水凝胶和基质材料)之间的界面粘附。例如，在聚乙二醇(PEG)涂覆应用之前，等离子体处理可以应用于在此描述的PIB-PUR基质。等离子体处理可以提供以下益处：从表面去除潜在的污染物、根据需要改性表面局部解剖、和/或增强在至少两种材料(例如复合材料的涂层和基质聚合物)之间的界面粘附。
在一些情况下，纤维可以被清洁和/或表面改性以增强纤维对另一种聚合物材料(例如聚合物基质或聚合物夹套)的粘附。用于清洁和/或表面改性纤维的合适的方法包括在此提供的方法，例如等离子体处理。清洁和表面改性方法可以在已经将纤维添加到目标表面之前或之后应用到纤维上。
使用已知的涂覆技术(如浸涂、喷涂、刷涂、辊涂等)，可以用亲水性涂层和/或抗微生物涂层涂覆在此提供的复合材料。
在此已经描述了许多设备、系统和方法的实施例。然而，应当理解的是，在不脱离在此描述的主题的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实施例在以下权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种人工心脏瓣叶，该人工心脏瓣叶包含由至少部分地嵌入聚合物基质中的复数个静电纺丝纤维构成的纤维状复合材料，该人工心脏瓣叶的特征在于包含聚异丁烯尿烷共聚物的聚合物基质以及包含聚氨酯、含氟聚合物、聚酯或三嵌段聚合物的静电纺丝纤维。
2.如权利要求1所述的人工心脏瓣膜，其中该静电纺丝纤维包含聚异丁烯尿烷(PIB-PUR)共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚(苯乙烯-异丁烯-苯乙烯)(SIBS)三嵌段聚合物。
3.如权利要求1所述的人工心脏瓣叶，其中该复数个静电纺丝纤维包含具有硬区段部分的第一预定重均百分比的第一聚异丁烯尿烷共聚物，并且该聚合物基质包含具有该硬区段部分的第二预定重均百分比的第二聚异丁烯尿烷共聚物，该第一和第二聚异丁烯尿烷共聚物各自包含软区段部分，该人工心脏瓣叶的特征在于该硬区段部分的该第一预定重均百分比大于该硬区段部分的该第二预定重均百分比。
4.如权利要求1-3中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该聚合物基质包含具有约55D的计示硬度的聚异丁烯尿烷共聚物。
5.如权利要求1-4中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该人工心脏瓣叶是偶联至人工心脏瓣膜的管状体的至少两个人工心脏瓣叶中的一个。
6.如权利要求1-5中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该第一和第二硬区段部分各自由亚甲基二异氰酸酯和丁二醇制备。
7.如权利要求1-6中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该软区段部分由聚异丁烯二醇或聚异丁烯二胺的残余单体制备。
8.如权利要求1-7中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该软区段部分进一步包含至少聚醚、氟化的聚醚、含氟聚合物、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚硅氧烷、氟化的聚硅氧烷或聚碳酸酯。
9.如权利要求1-8中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该第一聚异丁烯尿烷共聚物包含范围在约30wt％至约40wt％之间的重均百分比的该硬区段，以及约60wt％至约70wt％的重均百分比的该软区段。
10.如权利要求1-9中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该第二聚异丁烯尿烷共聚物包含范围在约60wt％至约70wt％之间的重均百分比的该硬区段，以及约30wt％至约40wt％的重均百分比的该软区段。
11.如权利要求1-10中的一项所述的人工心脏瓣叶，该人工心脏瓣叶进一步包含在该瓣叶的表面上的水凝胶涂层。
12.如权利要求11所述的人工心脏瓣叶，其中该水凝胶涂层包括聚乙二醇(PEG)。
13.如权利要求1-12中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该复数个静电纺丝纤维的第一部分具有第一预定的取向，并且该复数个静电纺丝纤维的第二部分具有第二预定的取向，其中该第一预定的取向与该第二预定的取向不同。
14.如权利要求1-13中的一项所述的人工心脏瓣叶，其中该聚异丁烯尿烷共聚物包含硬区段部分，其中每个硬区段部分由亚甲基二异氰酸酯和丁二醇制备，优选地其中该聚异丁烯尿烷共聚物使用约2:1的亚甲基二异氰酸酯和丁二醇比率制备。
15.用于制造如权利要求1-14中的一项所述的人工心脏瓣叶的方法，该方法包括：
将该复数个静电纺丝纤维安置在心轴上；并且
将该聚合物基质的层安置在该心轴上。
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