发明内容
本发明实施例提供了一种生物材料的抗钙化处理方法,能够获得更好的抗钙化效果。
本发明实施例提供了一种生物材料的抗钙化处理方法,包括:
去除生物材料的脂肪;
对所述生物材料进行脱细胞处理;
利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制;
将所述生物材料浸泡到丹宁酸溶液中;
将所述生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中;
将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存。
在本发明实施例中,去除生物材料的脂肪,减少生物材料中的脂肪带来的副作用,有利于后续的抗钙化处理。还可以包括去除生物材料中的结缔组织。
通过对生物材料进行脱细胞处理后,脱去了抗原性较强的上皮细胞核成纤维细胞,降低了抗原性,减少了生物组织钙化的重要位点,且保留了细胞外基质,增强了生物材料的抗钙化。
在利用戊二醛鞣制溶液对生物材料进行鞣制的过程中,较优地,戊二醛鞣制溶液需要满足以下条件:
所述戊二醛鞣制溶液中戊二醛的浓度在0.01%-0.65%的范围内。
具体地,浓度可以为0.01%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.65%等。
所述戊二醛鞣制溶液的PH值在5.5-7.4的范围内。
具体地,戊二醛鞣制溶液的PH值可以为5.5、5.8、6、6.5、7、7.4等。
所述戊二醛鞣制溶液的温度在4℃-55℃的范围内。
在利用戊二醛鞣制溶液进行鞣制的过程中,保存戊二醛鞣制溶液的温度在4℃-55℃的范围内。具体地,该温度可以为4℃、10℃、15℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃等。
鞣制的时间在2天-7天的范围内。
在利用戊二醛鞣制溶液进行鞣制的过程中,整个这个鞣制过程的时间可以在2天-7天的范围内。具体地,该时间可以为2天、3天、5天、7天等。
戊二醛鞣制溶液可以是戊二醛HEPES缓冲溶液。
利用戊二醛鞣制溶液对生物材料进行鞣制后,能够使生物材料的胶原蛋白交联,强度增加,免疫原性降低,增加生物材料的稳定性,并具有消毒的效果。
在生物材料浸泡在丹宁酸溶液中的浸泡过程中,较优地,丹宁酸溶液需要满足以下条件:
所述丹宁酸溶液中丹宁酸的浓度在0.1%-8%的范围内。
具体地,丹宁酸溶液中丹宁酸的浓度可以为0.1%、0.8%、1%、1.5%、2%、5.5%、6%、6.5%、8%等
所述丹宁酸溶液的PH值在5-7的范围内。
具体地,在生物材料浸泡在丹宁酸溶液中的过程中,丹宁酸溶液的PH值保持在5-7的范围内,具体地,该PH值可以为5、6、6.5、7等。
所述丹宁酸溶液的温度在10℃-30℃的范围内。
具体地,在生物材料浸泡在丹宁酸溶液中的过程中,丹宁酸溶液的温度维持在10℃-30℃的范围内,具体地,该温度可以为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃等。
在所述丹宁酸溶液浸泡的时间在1天-7天的范围内。
具体地,在生物材料浸泡在丹宁酸溶液中的过程中,浸泡的时间在1天-7天的范围内。具体地,浸泡的时间可以为1天、2天、4天、5天、7天等。
在将生物材料浸泡到丹宁酸溶液中后,丹宁酸能够稳定生物材料细胞外基质中的胶原蛋白纤维、弹性蛋白纤维以及粘多糖等成分,能够显著降低由弹力纤维粘多糖等物质降解导致的钙化,能够改善生物材料的生物力学性能,增强抗疲劳性,延长生物材料的使用寿命。通过丹宁酸还能抗菌和减少蛋白抗原性,这有助于增强生物材料的抗钙化性能和生物相容性。
在生物材料浸泡在2,3-丁二醇溶液中的过程中,较优地,2,3-丁二醇溶液满足以下条件:
所述2,3-丁二醇溶液中2,3-丁二醇的浓度在90%-100%的范围内。
具体地,2,3-丁二醇溶液中2,3-丁二醇的浓度可以为90%、95%、98%、99%、100%等。优选地,该浓度为100%。
所述2,3-丁二醇溶液的PH值在5.5-6.5的范围内。
具体地,在生物材料浸泡在2,3-丁二醇溶液的过程中,2,3-丁二醇溶液的PH值维持在5.5-6.5的范围内。具体地,该PH值可以为5.5、5.8、6.0、6.2、6.5等。
所述2,3-丁二醇溶液的温度在20℃-65℃的范围内。
具体地,在生物材料浸泡在2,3-丁二醇溶液的过程中,2,3-丁二醇溶液的温度维持在20℃-65℃的范围内。具体地,该温度可以为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃等。优选地,该温度为55℃。不同的温度,得到的生物材料的抗拉强度也不同,在20℃-65℃的范围,抗拉强度随着温度的升高呈增大的趋势。例如:在温度为25℃时,抗钙化处理后的生物材料的抗拉强度可以达到9.88±1.56;在温度为35℃时,抗钙化处理后的生物材料的抗拉强度可以达到10.13±1.00;在温度为55℃时,抗钙化处理后的生物材料的抗拉强度可以达到18.10±2.44。
在所述2,3-丁二醇溶液浸泡的时间在3天-21天的范围内。
具体地,在生物材料浸泡在2,3-丁二醇溶液的过程中,浸泡的时间维持在3天-21天的范围内。具体地,该浸泡的时间可以为:3天、7天、10天、15天、20天、21天等。
通过将生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中,2,3-丁二醇溶液的两个羟基受两侧紧邻的两个碳键的影响,结构相对不稳定,更易与醛基结合,形成稳定的环状缩醛,消除了利用戊二醛鞣制溶液进行鞣制的过程中在生物材料中残留的醛基所带来的细胞毒性,增加了生物材料与血液的相容性,防止了生物材料的钙化,能够大大延长生物材料的使用期限,并且,通过浸泡到2,3-丁二醇溶液中能够提高生物材料的抗拉强度。
较优地,所述2,3-丁二醇溶液的温度为55℃,在所述2,3-丁二醇溶液浸泡的时间为7天。在2,3-丁二醇溶液的温度为55℃时,2,3-丁二醇溶液能够更快的反应,进而能够更快的得到符合要求的生物材料,浸泡的时间在7天时尽快得打符合要求的生物材料。具体地,在2,3-丁二醇溶液的温度为55℃的情况下,在浸泡的时间在7天时,即可消除了利用戊二醛鞣制溶液进行鞣制的过程中在生物材料中残留的醛基所带来的细胞毒性,增加了生物材料与血液的相容性,防止了生物材料的钙化,能够大大延长生物材料的使用期限,并且,在2,3-丁二醇溶液的温度为55℃时,生物材料的抗拉强度较高。
在生物材料保存在戊二醛保存溶液中的过程中,戊二醛保存溶液满足以下条件:
所述戊二醛保存溶液中戊二醛的浓度在0.2%-0.3%的范围内。
在生物材料保存在戊二醛保存溶液中的过程中,戊二醛保存溶液中戊二醛的浓度在0.2%-0.3%的范围内。例如:该浓度可以为:0.2%、0.25%、0.27%、0.28%、0.3%等。
所述戊二醛保存溶液的温度在4℃-10℃的范围内。
在生物材料保存在戊二醛保存溶液中的过程中,戊二醛保存溶液的温度维持在4℃-10℃的范围内。具体地,该温度可以为:4℃、5℃、6℃、8℃、9℃、10℃等。
在生物材料保存在戊二醛保存溶液中的过程中,戊二醛保存溶液PH值可以在5.5-7.4的范围内。
可以将生物材料一直保存在戊二醛保存溶液中,在需要使用生物材料时,从戊二醛保存溶液中取出即可。
将生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存,能够提高生物材料的抗钙化性能。
进一步地,
在所述利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制之后,在所述将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存之前,进一步操作包括:
将所述生物材料浸泡到第一活性溶液中;
其中,所述第一活性溶液中包括:异丙醇、异丁醇、异戊醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、乙醇中的一种或多种。
通过将生物材料浸泡到第一活性溶液中,能够减少对生物材料的损伤,提高了抗钙化性的均一性,大大提高了生物材料的抗钙化效果。
进一步地,
在所述利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制之后,在所述将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存之前,进一步操作包括:
将所述生物材料浸泡到第二活性溶液中;
所述第二活性溶液中包括:失水山梨醇酯、聚氧乙烯基失水山梨醇酯、油酸钾、油酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钾、聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种。
通过将生物材料浸泡到第二活性溶液中,能够减少对生物材料的损伤,提高了抗钙化性的均一性,大大提高了生物材料的抗钙化效果。
进一步地,
在所述利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制之后,在所述将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存之前,进一步操作包括:
利用交联溶剂对所述生物材料进行交联处理;
其中,所述交联溶剂中包括:4-6个碳原子的聚甘油聚缩水甘油醚、二环氧甘油二醇酯、乙二醇二环氧甘油酯、丁二醇二环氧甘油醚中的一种或多种。
通过交联溶剂的交联处理,能够提高生物材料的抗钙化性能。
进一步地,
在所述利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制之后,在所述将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存之前,进一步操作包括:
将所述生物材料浸泡到脂肪酸溶液中;
其中,所述脂肪酸溶液中包括:饱和脂肪酸及其疏水性衍生物、不饱和脂肪酸及其疏水性衍生物。
通过将生物材料浸泡到脂肪酸溶液中能够取得更好的抗钙化效果,并且抗钙化更加均匀,不影响生物材料的结构和机械力学性能,提升了生物材料的耐疲劳性能和使用寿命。
进一步地,
在所述利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制之前,进一步操作包括:
利用生理盐水和/或磷酸盐缓冲溶液对所述生物材料进行漂洗。
通过漂洗可以清除生物材料中的杂质以及没有清除干净的脂肪等,有利于后续的抗钙化处理。
在所述利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制之后,在所述将所述生物材料浸泡到丹宁酸溶液中之前,进一步操作包括:
利用生理盐水和/或磷酸盐缓冲溶液对所述生物材料进行漂洗。
通过漂洗可以对生物材料中残留的戊二醛鞣制溶液进行清除,降低戊二醛鞣制溶液对后续抗钙化处理的影响,确保丹宁酸溶液的处理效果。
在所述将所述生物材料浸泡到丹宁酸溶液中之后,在所述将所述生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中之前,进一步操作包括:
利用生理盐水和/或磷酸盐缓冲溶液对所述生物材料进行漂洗。
通过漂洗可以对生物材料中残留的丹宁酸溶液进行清除,降低丹宁酸溶液对后续抗钙化处理的影响,确保2,3-丁二醇溶液的处理效果。
在所述将所述生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中之后,在所述将所述将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存之前,进一步操作包括:
利用生理盐水和/或磷酸盐缓冲溶液对所述生物材料进行漂洗;
通过漂洗可以对生物材料中残留的2,3-丁二醇溶液进行清除,降低2,3-丁二醇溶液对后续抗钙化处理的影响,确保戊二醛保存溶液的处理效果。
本发明实施例中生理盐水的温度可以是常温。
进一步地,
所述生物材料包括:各种动物源心包、各种动物源瓣膜、各种动物源肠外膜、各种动物源硬脑膜、各种动物源血管、各种动物源带瓣管道。
本发明实施例提供的方法可以对上述的任意一种生物材料进行抗钙化处理。
其中,心包可以为牛心包、猪心包、马心包、驴心包、骡心包、鹿心包、袋鼠心包等。
在本发明实施例中,各种溶液中的水可以是普通水,也可以是生理盐水或者模拟体液的缓冲溶液,例如:磷酸盐缓冲溶液。
在本发明实施例中,在生物材料浸泡到各种溶液的过程中,可以通过搅拌、震动、超声波、光照、辐照、通入臭氧等方式促进溶液对生物材料的抗钙化处理。
这里的各种溶液包括:戊二醛鞣制溶液、丹宁酸溶液、2,3-丁二醇溶液、戊二醛保存溶液、第一活性溶液、第二活性溶液、交联溶剂、脂肪酸溶液等。
本发明实施例提供的一种生物材料的抗钙化处理方法至少具有如下有益效果:
1、通过对生物材料进行脱细胞处理后,脱去了抗原性较强的上皮细胞核成纤维细胞,降低了抗原性,减少了生物组织钙化的重要位点,且保留了细胞外基质,增强了生物材料的抗钙化性能。
2、利用戊二醛鞣制溶液对生物材料进行鞣制后,能够使生物材料的胶原蛋白交联,强度增加,免疫原性降低,增加生物材料的稳定性,并具有消毒的效果。
3、在将生物材料浸泡到丹宁酸溶液中后,丹宁酸能够稳定生物材料细胞外基质中的胶原蛋白纤维、弹性蛋白纤维以及粘多糖等成分,能够显著降低由弹力纤维粘多糖等物质降解导致的钙化,能够改善生物材料的生物力学性能,增强抗疲劳性,延长生物材料的使用寿命。通过丹宁酸还能抗菌和减少蛋白抗原性,这有助于增强生物材料的抗钙化性能和生物相容性。
4、通过将生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中,2,3-丁二醇溶液的两个羟基受两侧紧邻的两个碳键的影响,结构相对不稳定,更易与醛基结合,形成稳定的环状缩醛,消除了利用戊二醛鞣制溶液进行鞣制的过程中在生物材料中残留的醛基所带来的细胞毒性,增加了生物材料与血液的相容性,防止了生物材料的钙化,能够大大延长生物材料的使用期限,并且,通过浸泡到2,3-丁二醇溶液中能够提高生物材料的抗拉强度。
5、通过将生物材料浸泡到第一活性溶液中,能够减少对生物材料的损伤,提高了抗钙化性的均一性,大大提高了生物材料的抗钙化效果。
6、通过将生物材料浸泡到第二活性溶液中,能够减少对生物材料的损伤,提高了抗钙化性的均一性,大大提高了生物材料的抗钙化效果。
7、通过将生物材料浸泡到脂肪酸溶液中能够取得更好的抗钙化效果,并且抗钙化更加均匀,不影响生物材料的结构和机械力学性能,提升了生物材料的耐疲劳性能和使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种生物材料的抗钙化处理方法,该方法可以包括以下步骤:
步骤101:去除生物材料的脂肪;
步骤102:对所述生物材料进行脱细胞处理;
步骤103:利用戊二醛鞣制溶液对所述生物材料进行鞣制;
步骤104:将所述生物材料浸泡到丹宁酸溶液中;
步骤105:将所述生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中;
步骤106:将所述生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存。
在本发明实施例中,本发明实施例提供了一种生物材料的抗钙化处理方法,包括:
去除生物材料的脂肪;
利用生理盐水对生物材料进行漂洗;
对漂洗后的生物材料进行脱细胞处理;
利用戊二醛鞣制溶液对脱细胞处理后的生物材料进行鞣制;
鞣制第一时长(在2天-7天的范围内)后,将生物材料从戊二醛鞣制溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到丹宁酸溶液中;
在丹宁酸溶液中浸泡第二时长(在1天-7天的范围内)后,将生物材料从丹宁酸溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中;
在2,3-丁二醇溶液中浸泡第三时长(在3天-21天的范围内)后,将生物材料从2,3-丁二醇溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存。
在获取生物材料时,较优地,选择在新鲜状态下12个小时内的生物材料。
在本发明实施例中,本发明实施例提供了一种生物材料的抗钙化处理方法,包括:
去除生物材料(牛心包)的脂肪;
利用生理盐水对生物材料进行漂洗;
对漂洗后的生物材料进行脱细胞处理;
利用戊二醛鞣制溶液(浓度为0.6%、PH值为7、温度为20℃)对脱细胞处理后的生物材料进行鞣制;
鞣制第一时长(7天)后,将生物材料从戊二醛鞣制溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到丹宁酸溶液(浓度为0.5%、PH值为5.5、温度为15℃)中;
在丹宁酸溶液中浸泡第二时长(3天)后,将生物材料从丹宁酸溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液(浓度为100%、PH值为6、温度为55℃)中;
在2,3-丁二醇溶液中浸泡第三时长(10天)后,将生物材料从2,3-丁二醇溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到戊二醛保存溶液(浓度为0.25%、PH值为6、温度为4℃)中进行保存。
未经过抗钙化处理的新鲜生物材料的钙含量(单位是:μg/mg,干重)为4.01±6.13,通过本发明实施例的抗钙化处理之后,生物材料的钙含量为3.89±2.95。通过该使实验数据发现,生物材料的钙含量较低,通过本发明实施例提供的抗钙化的处理方法,获得了较好的抗钙化效果。
其中,戊二醛鞣制溶液可以通过以下方式配制:
将50mmol/L的戊二醛HEPES缓存液调制至500mL,将PH值调制为7,在加入6mL浓度为50%的戊二醛溶液。
丹宁酸溶液可以通过以下方式配制:
将2.5g丹宁酸溶于50mmol/L的Na2HPO4溶液,调至500mL,用盐酸将PH值调节到5.5。
以牛心包为实验材料,去除牛心包中的脂肪,分割出相同重量的两片牛心包,分别是牛心包A和牛心包B。牛心包A直接进入戊二醛保存液保存。利用本发明实施例提供的一种生物材料的抗钙化处理方法对牛心包B进行处理,具体处理过程如下:
利用生理盐水对牛心包B进行漂洗;
对漂洗后的牛心包B进行脱细胞处理;
利用戊二醛鞣制溶液(浓度为0.6%、PH值为7、温度为20℃)对脱细胞处理后的牛心包B进行鞣制;
鞣制7天后,将牛心包B从戊二醛鞣制溶液中取出,利用生理盐水对取出的牛心包B进行漂洗;
将漂洗后的牛心包B浸泡到丹宁酸溶液(浓度为0.5%、PH值为5.5、温度为15℃)中;
在丹宁酸溶液中浸泡3天后,将牛心包B从丹宁酸溶液中取出,利用生理盐水对取出的牛心包B进行漂洗;
将漂洗后的牛心包B浸泡到2,3-丁二醇溶液(浓度为100%、PH值为6、温度为55℃)中;
在2,3-丁二醇溶液中浸泡10天后,将牛心包B从2,3-丁二醇溶液中取出,利用生理盐水对取出的牛心包B进行漂洗;
将漂洗后的牛心包B浸泡到戊二醛保存溶液(浓度为0.25%、PH值为6、温度为4℃)中进行保存。
将牛心包A和牛心包B放置相同时间后,得到如下结果:
牛心包A的钙含量(μg/mg,干重)为250.01±25.05,牛心包B的钙含量为3.89±2.95。
通过上述实验可见,本发明实施例提供的一种生物材料的抗钙化处理方法,能够大大提高生物材料的抗钙化效果。
在本发明实施例提供了一种生物材料的抗钙化处理方法,包括:
去除生物材料的脂肪;
利用生理盐水对生物材料进行漂洗;
对漂洗后的生物材料进行脱细胞处理;
利用戊二醛鞣制溶液对脱细胞处理后的生物材料进行鞣制;
利用交联溶剂对所述生物材料进行交联处理,其中,交联溶剂中包括:4-6个碳原子的聚甘油聚缩水甘油醚、二环氧甘油二醇酯、乙二醇二环氧甘油酯、丁二醇二环氧甘油醚中的一种或多种。
鞣制第一时长(在2天-7天的范围内)后,将生物材料从戊二醛鞣制溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到丹宁酸溶液中;
在丹宁酸溶液中浸泡第二时长(在1天-7天的范围内)后,将生物材料从丹宁酸溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到2,3-丁二醇溶液中;
在2,3-丁二醇溶液中浸泡第三时长(在3天-21天的范围内)后,将生物材料从2,3-丁二醇溶液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到第一活性溶液、第二活性溶液和脂肪酸溶液的混合液中;
在混合液中浸泡第四时长(在1天-5天的范围内)后,将生物材料从混合液中取出,利用生理盐水对取出的生物材料进行漂洗;
将漂洗后的生物材料浸泡到戊二醛保存溶液中进行保存。
其中,第一活性溶液中包括:异丙醇、异丁醇、异戊醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、乙醇中的一种或多种。
第二活性溶液中包括:失水山梨醇酯、聚氧乙烯基失水山梨醇酯、油酸钾、油酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钾、聚乙二醇辛基苯基醚中的一种或多种。
脂肪酸溶液中包括:饱和脂肪酸及其疏水性衍生物、不饱和脂肪酸及其疏水性衍生物。不饱和脂肪酸可以包括油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸和鱼油中的一种或多种。
混合液的温度可以在10℃-60℃,例如:该温度可以为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、60℃等。
混合液可以通过以下方式获得:
方式一:硬脂酸钾4份,油酸钾0.1份,异丙醇11份,异戊醇4份,亚麻酸1份,磷酸盐缓冲溶液35份。
方式二:乙醇13份,正戊醇6份,吐温-80 1.5份,脂肪醇聚氧乙烯醚3份,油酸0.6份,氨基硅油0.3份,水30份。
方式三:吐温-80 0.5份,聚乙二醇辛基苯基醚0.1份,乙醇5份,油酸0.2份,角鲨烷0.1份,0.9%生理盐水50份。
最后需要说明的是:以上所述仅为本发明的较佳实施例,仅用于说明本发明的技术方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。