CN109331227B - 一种提高心脏瓣膜力学性能的方法 - Google Patents

一种提高心脏瓣膜力学性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，属于生物医学工程技术领域。本发明利用聚乙烯醇的成膜性能增大心脏瓣膜的面积与其形成复合膜，然后通过传统的缝合技术将对复合膜进行缝合，两者结合从而弥补了单一心脏瓣膜力学性能较差的缺点，使心脏瓣膜力学性能得到提高，通过改变缝合方式和所用纱线的性能可满足不同力学性能心脏瓣膜的需求，且此方法工艺简单，对心脏瓣膜不会产生不良影响，可满足大规模生产。

Description

一种提高心脏瓣膜力学性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，属于生物医学工程技术领域。
背景技术
心脏在人体的整个血液循环中起着不可替代的作用，随着心脏的规律性收缩和舒张，血液从心脏运送至全身并最终回流到心脏，即完成一次血液循环。在每一次的血液循环中，心脏瓣膜也会通过自身的开放和关闭使血液能够通过瓣口且防止血液逆流回心脏，以保证人体的生理系统的正常运转。然而，当心脏瓣膜产生炎症时，会使心脏瓣膜的结构发生损坏、纤维化、或者粘连等一系列症状，或者先天性心脏病也会导致瓣膜损坏，进而影响到正常的血液循环和生理机能。
中国专利公开号CN107847321A，公开日期为2018年3月27日，发明名称为包括自增强复合材料小叶的人工心脏瓣膜，该发明公开了一种人工心脏瓣膜小叶，瓣膜第一层的自增强复合结构包括由第一聚合物材料构成的第一多根融合纤维，其中每根纤维由回流纤维域区域融合到至少一根相邻纤维上；瓣膜第二层的自增强复合结构包括由第二聚合物材料构成的第二多根融合纤维，其中每根纤维由回流纤维域区域融合到至少一根相邻纤维上。中国专利公开号CN107405426A，公开日期为2017年11月28号，发明名称为具有纤维增强型瓣叶的人工心脏瓣膜，该发明公开了一种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。以上两种方法均通过纤维来提高心脏瓣膜的力学性能，但是其方法工艺较复杂，静电纺丝对纺丝原料要求较高，且其增强纤维难以与瓣膜完全相容，制备难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，为了实现上述目的，本发明的具体技术解决方案为:
本发明提供了一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，具体操作为:
a.聚乙烯醇溶液的制备
将聚乙烯醇和去离子水按照1:9～2:8的质量比混合，以200～ 800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为-0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液；
b.复合膜的制备
取新鲜的动物瓣膜，用滤纸吸干其水分，放置在直径60～100mm 的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，动物瓣膜的厚度与聚乙烯醇膜厚度的比值为1:1～1:0.8；
其中，动物瓣膜为从猪或牛心脏中取下的主动脉瓣或肺动脉瓣或二尖瓣或三尖瓣；
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为 0.5～2mm，相邻缝纫线间距为2～4mm，缝纫针长度为30～60mm，直径0.1～0.6mm；
其中，缝纫机所用纱线为高强聚乙烯或蚕丝或氨纶或维纶；
所用缝纫线粗细为10～40D；
复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜周向或径向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。
本发明提出的一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，首先通过聚乙烯醇溶液制备复合膜，是因为心脏瓣膜较小，不易握持，选择聚乙烯醇的作用是首先固定瓣膜，然后通过蒸馏水浸泡除去聚乙烯醇材料，得到增强的瓣膜。同时使用的聚乙烯醇不会对瓣膜的物理性能造成任何影响。发明中使用的聚乙烯醇浓度为10％～20％，原因是浓度过高，会导致溶液粘度较大，后续所形成复合膜较厚，不易去除干净，缝制时容易导致针眼过大，对瓣膜破坏增大。浓度过小，则会导致复合膜脆性较大，缝制下针时，容易对瓣膜产生不可回复的针孔。
本发明中所使用的瓣膜为从猪或牛心脏中取下的主动脉瓣或肺动脉瓣或二尖瓣或三尖瓣，原因是这些动物瓣膜的形状、血流方式与人体瓣膜十分相似，且血流动力学性能也较好，总体来说十分接近人体自身的天然瓣膜。
本发明中使用的缝纫纱线为高强聚乙烯或蚕丝或氨纶或维纶，原因是这些纱线强度较好，无毒无害且生物相容性好，对人体不会产生不良反应。所使用的缝纫线粗细为10～40D，原因是缝纫线太细导致纱线强度较小，难以起到提高瓣膜力学性能的作用，由于瓣膜本身面积较小，太粗的缝纫线难以与瓣膜完全相容，且影响瓣膜的美观性。
本发明提出的一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，可以通过调整缝纫针的直径和缝纫线的粗细来控制瓣膜的增强效果，也可通过调整缝纫线与线间的间距和针距来满足不同力学性能心脏瓣膜的要求。通过改变复合膜缝纫的方向，沿着心脏瓣膜周向或径向，可以满足不同方向上心脏瓣膜的力学增强要求。
具体实施例
实施例一
a.聚乙烯醇溶液的制备
将10g聚乙烯醇置于90g去离子水中，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为 -0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液。
b.复合膜的制备
准备一个从猪心脏中取下的主动脉瓣，瓣膜厚度为0.5mm，用滤纸吸干其水分，放置在直径60mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，聚乙烯醇膜厚度为0.4mm。
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为 0.5mm，所用缝纫线为10D高强聚乙烯，相邻缝纫线间距为2mm，缝纫针长度为30mm，直径0.1mm，复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜周向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。
实施例二
a.聚乙烯醇溶液的制备
将15g聚乙烯醇置于85g去离子水中，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为 -0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液。
b.复合膜的制备
准备一个从猪心脏中取下的肺动脉瓣，瓣膜厚度为0.5mm，用滤纸吸干其水分，放置在直径60mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，聚乙烯醇膜厚度为0.5mm。
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为 1.3mm，所用缝纫线为40D高强聚乙烯，相邻缝纫线间距为3mm，缝纫针长度为30mm，直径0.3mm，复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜径向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。
实施例三
a.聚乙烯醇溶液的制备
将20g聚乙烯醇置于80g去离子水中，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为 -0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液。
b.复合膜的制备
准备一个从猪心脏中取下的二尖瓣，瓣膜厚度为0.5mm，用滤纸吸干其水分，放置在直径60mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，聚乙烯醇膜厚度为0.5mm。
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为 2mm，所用缝纫线为40D氨纶，相邻缝纫线间距为4mm，缝纫针长度为30mm，直径0.6mm，复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜径向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。
实施例四
a.聚乙烯醇溶液的制备
将20g聚乙烯醇置于80g去离子水中，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为 -0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液。
b.复合膜的制备
准备一个从猪心脏中取下的二尖瓣，瓣膜厚度为0.5mm，用滤纸吸干其水分，放置在直径60mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，聚乙烯醇膜厚度为0.5mm。
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为2mm，所用缝纫线为20D维纶，相邻缝纫线间距为4mm，缝纫针长度为30mm，直径0.6mm，复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜径向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜
实施例五
a.聚乙烯醇溶液的制备
将20g聚乙烯醇置于80g去离子水中，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为-0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液。
b.复合膜的制备
准备一个从猪心脏中取下的三尖瓣，瓣膜厚度为0.5mm，用滤纸吸干其水分，放置在直径60mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，聚乙烯醇膜厚度为0.5mm。
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为 2mm，所用缝纫线为40D维纶，相邻缝纫线间距为4mm，缝纫针长度为30mm，直径0.6mm，复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜径向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。
实施例六
a.聚乙烯醇溶液的制备
将20g聚乙烯醇置于80g去离子水中，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为 -0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液。
b.复合膜的制备
准备一个从猪心脏中取下的二尖瓣，瓣膜厚度为0.5mm，用滤纸吸干其水分，放置在直径60mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，聚乙烯醇膜厚度为0.5mm。
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为 2mm，所用缝纫线为40D蚕丝，相邻缝纫线间距为4mm，缝纫针长度为30mm，直径0.6mm，复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜径向。
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。

Claims (2)

1.一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，其特征在于，所述方法按以下步骤进行:
a.聚乙烯醇溶液的制备
将聚乙烯醇和去离子水按照1:9～2:8的质量比混合，以200～800r/min的速度在50～90℃环境下进行时间为1～3h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚乙烯醇溶液，将搅拌完成后的聚乙烯醇溶液放入真空度为-0.1～-0.05MPa环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚乙烯醇溶液；
b.复合膜的制备
取新鲜的动物瓣膜，用滤纸吸干其水分，放置在直径60～100mm的培养皿中并展平，取经a步骤制得的聚乙烯醇溶液均匀铺在培养皿中，然后将培养皿放置在20～40℃的烘箱中烘干，时间24～48h，即得到动物瓣膜和聚乙烯醇膜混合形成的复合膜，动物瓣膜的厚度与聚乙烯醇膜厚度的比值为1:1～1:0.8；
其中，动物瓣膜为从猪或牛心脏中取下的主动脉瓣或肺动脉瓣或二尖瓣或三尖瓣；
c.复合膜的增强
将经b步骤制备的复合膜取出，放在缝纫机上进行缝制，针距为0.5～2mm，相邻缝纫线间距为2～4mm，缝纫针长度为30～60mm，直径0.1～0.6mm；
其中，缝纫机所用纱线为高强聚乙烯或蚕丝或氨纶或维纶；
所用缝纫线粗细为10～40D；
d.心脏瓣膜的增强
将缝制完成的膜放置在去离子水中浸泡，浸泡时间为4～10h，即得到增强后的心脏瓣膜。
2.如权利要求1所述的一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，其特征在于:复合膜缝纫的方向为沿着心脏瓣膜周向或径向。
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