CN109908401A - 一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法及其产品，通过原料前处理、模具前处理、制作内膜、制作编织层、制作外膜及烘干定型，制作出内表面具有网格状微图案化凸起的人工血管。一般来讲体积大质量高的血液成份存在于血液层流外围，体积小质量轻的血液成分存在于血流中央，循环血中的内皮细胞和内皮祖细胞较血液成分体积较大，在循环流动的过程中遇到湍流更容易沉积从而促进定殖，因此本产品编织层产生的微图案化结构可有效促进这一结果，同时结合内层聚氨酯形成的微孔隙共同促进内皮化进程。

Description

一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法及其产品

技术领域

本发明涉及人造人体器官技术领域，尤其涉及一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法及其产品。

背景技术

随着我国人民生活习惯、饮食结构的改变和老龄化进程不断加剧，心血管疾病已经成为威胁我国人民健康的最常见疾病之一。尽管随着介入技术的不断进步，越来越多的血管疾病可以通过微创手术得到治疗，但是人工血管在治疗如动脉缩窄、血管损伤重建、人工动静脉瘘等方面仍有着不可替代的作用。

人工血管移植术后发生吻合口狭窄是临床常见的难题，对于移植后吻合口狭窄的机制尚无定论，目前主要观点认为血管内皮损伤是导致再狭窄发生的重要因素，在失去完整内皮细胞保护覆盖后，损伤后的炎症反应及平滑肌细胞的过度增生均促进了吻合口的狭窄。因此保持内皮细胞结构和功能的完整对于抑制炎症反应和平滑肌细胞过度增生有着积极定的作用，而如何实现人工血管植入体内在短时间内完成内皮化，保持自体血管至人工血管腔内内皮细胞层的连续性、完整性则是防止术后狭窄及血栓形成的关键。

目前公认的内皮化细胞来源途径主要有以下几方面：(1)直接来源于吻合口两侧宿主血管的内皮细胞向人工血管腔内生长；(2)循环血液中的细胞随血流沉降到人工血管表面定植生长；(3)微毛细血管通过人工血管孔隙向人工血管腔内透壁性生长。而如何从上述三方面促进内皮细胞攀附生长是现今人工血管吻合口狭窄研究的主要方向。

发明内容

为解决现有技术中，本发明一种促进内皮细胞攀附的人工血管，通过增加人工血管内表面微图案化的设计，以缩短内皮化时间，提高人工血管移植术后近、远期通畅率。本发明的技术方案如下：

本发明中的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，包括如下步骤：

步骤一，原料前处理，取液态聚氨酯溶液在室温匀速搅拌1-10小时，制成浓度均一的聚氨酯原液。

步骤二，模具前处理，将用于制造人工血管的第一模具清洗后加热烘干，表面喷涂脱模剂，放入烘箱内在50-90℃条件下烘箱烘干后备用。

步骤三，制作内膜，将涂有脱模剂的第一模具表面均匀喷涂一层液态聚氨酯溶液，喷涂完成后放入温度为30-90℃的注射用水中固化，定型后放入烘箱内在50-120℃条件下烘箱烘干后备用。

步骤四，制作编织层，将步骤三中的第一模具放入编织机上，使用编织线在第一模具的外侧编织人工血管的基体。

步骤五，制作外膜，将步骤四中的第一模具从编织机上取下后，均匀喷涂一层液态聚氨酯溶液，喷涂完成后放入温度为30-90℃的注射用水中固化，定型后放入烘箱内在50-120℃条件下烘箱烘干后备用；将第一模具从烘箱内取出后，再次均匀喷涂一层液态聚氨酯溶液，喷涂完成后放入温度为30-90℃的注射用水中固化清洗。其中，喷涂第一层外膜的目的：将编织层基体很好的固定在中间，保证紧密无缝的贴合度。喷涂第二层外膜的目的：增加壁厚，保证血管成品的外观及力学要求。

步骤六，烘干定型，将步骤五中的人工血管从第一模具取下后套于第二模具的外壁，放入烘箱内在50-120℃条件下烘干定型。

进一步，步骤一中所述液态聚氨酯溶液由聚氨酯及二甲基甲酰胺制备而成。

进一步，步骤二中所述脱模剂为2-20％w/w的海藻酸钠脱模剂或者10％-30％w/w的聚乙烯醇脱模剂。优选的，采用15％w/w的海藻酸钠脱模剂，使液态聚氨酯溶液在低浓度下即可均匀成膜。

进一步，步骤三中所述液态聚氨酯溶液的喷涂厚度为0.01-0.1mm，该厚度可保证编织后的网格状基体在聚氨酯涂层上凸显；步骤五中两次所述液态聚氨酯溶液的喷涂厚度为0.05-0.3mm。

进一步，步骤三中所述液态聚氨酯溶液的浓度为10-30％w/w；步骤五中所述液态聚氨酯溶液的浓度为5-20％w/w。

进一步，步骤四中所述编织机的编织间距设置为1-5mm，夹角设置为30-150°。优选的编织间距设置为1mm，夹角设置为60°。

进一步，步骤四中所述编织线的材质为涤纶、氨纶、维纶或锦纶。优选的，采用涤纶材质的编织线，因为涤纶丝线在力学强度、柔韧性以及生物相容性方面均优于其他线材。所述编织线的直径为0.05-0.3mm。

进一步，所述第一模具及第二模具形状为圆柱体，所述圆柱体的两端具有用于固定的夹持部；所述第一模具的直径为10-40mm，所述第二模具的直径为10.5-41mm。第一模具和第二模具形状相同，仅第二模具的直径比第一模具的直径大0.5-1mm，使第二模具提供一定的径向扩张力，对抗材料回缩导致的形变，以保证聚氨酯和涤纶线在不同回缩应力的作用下产品外观一致。

本发明还提供了一种促进内皮细胞攀附的人工血管，采用上述制作方法制成的人工血管，所述人工血管的内表面具有网格状微图案化凸起。

进一步，所述网格状微图案化凸起的高度为0.01-0.1mm，网格的间距为1-5mm，网格的夹角为30-150°。

本发明中的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法及其产品，与现有技术相比，其有益效果为：

人工血管移植术后在短期内实现血管内皮化是保证术后近远期通畅率的重要因素，循环外周血中的内皮祖细胞在人工血管内表面实现快速原位定植内皮化是关键。由于血液中不同成分的粘度各异，同时血管走形存在分支与交汇的情况，共同导致了血液在血管内流动时呈现层流和湍流并存的现象。一般来讲体积大质量高的血液成份存在于血流外围，体积小质量轻的血液成分存在于血流中央，循环血中的内皮细胞和内皮祖细胞较血液成分体积较大，在循环流动的过程中遇到湍流更容易沉积从而促进定殖，因此本产品编织层产生的微图案化结构可有效促进这一结果，同时结合内层聚氨酯形成的微孔隙共同促进内皮化进程。

附图说明

图1是本发明中的方法流程图；

图2是本发明中第一模具和第二模具的示意图；

图3是本发明中人工血管的局部示意图；

图4是本发明中人工血管的局部断面图；

图5是本发明中人工血管的肉眼观察图；

图6是100倍的人工血管内表面的电镜图；

图7是1000倍的人工血管内表面的电镜图；

图8是实验动物心脏及主动脉肉眼观察图；

图9是实验动物主动脉剖面肉眼观察图；

图10是图9中1000倍的人工血管内表面的电镜图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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，本发明中的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，包括如下步骤：

步骤一，原料前处理，取液态聚氨酯溶液在室温匀速搅拌8小时，制成浓度均一的聚氨酯原液，其中，步骤一中所述液态聚氨酯溶液由聚氨酯及二甲基甲酰胺制备而成。

步骤二，模具前处理，将用于制造人工血管的第一模具清洗后加热烘干，表面喷涂15％w/w的海藻酸钠脱模剂，放入烘箱内在60℃条件下烘箱烘干后备用。

步骤三，制作内膜，将涂有脱模剂的第一模具表面均匀喷涂一层20％w/w的液态聚氨酯溶液，喷涂厚度为0.05mm，喷涂完成后放入温度为60℃的注射用水中固化，定型后放入烘箱内在70℃条件下烘箱烘干后备用。

步骤四，制作编织层，将步骤三中的第一模具放入编织机上，使用涤纶材质的编织线在第一模具的外侧编织人工血管的基体，其中，编织间距设置为1mm，夹角设置为60°，编织线的直径为0.1mm。

步骤五，制作外膜，将步骤四中的第一模具从编织机上取下后，均匀喷涂一层10％w/w的液态聚氨酯溶液，喷涂厚度为0.1mm，喷涂完成后放入温度为60℃的注射用水中固化，定型后放入烘箱内在100℃条件下烘箱烘干后备用；将第一模具从烘箱内取出后，再均匀喷涂一层10％w/w的液态聚氨酯溶液，喷涂厚度为0.2mm，喷涂完成后放入温度为60℃的注射用水中固化清洗。

步骤六，烘干定型，将步骤五中的人工血管从第一模具取下后套于第二模具的外壁，放入烘箱内在100℃条件下烘干定型。

如图2所示，所述第一模具1及第二模具2形状为圆柱体，所述圆柱体3的两端具有用于固定的夹持部4；所述第一模具1的直径D1为13mm，所述第二模具的直径D2为14mm。

本发明还提供了一种促进内皮细胞攀附的人工血管，采用上述制作方法制成的人工血管，如图3-5所示，所述人工血管的内表面具有网格状微图案化凸起8，人工血管的断面为三层结构，从上至下依次为聚氨酯内膜5、编织层6及聚氨酯外膜7，所述网格状微图案化凸起8的高度H为0.1mm，网格9的间距L为2mm，网格9的夹角∠A为100°。如图6所示，100倍扫描电镜下可见人工血管内表面编织线形成网格状微观结构，比例尺为500μm。如图7所示，1000倍扫面电镜下可见人工血管内表面具有孔隙样微观结构，比例尺为50μm。

动物实验：

将内径为14mm的具有内表面网格状微图案化凸起的人工血管植入动物体内，1月内基本完成人工血管内表面内皮化，半年内未出现吻合口过度增生所导致的血管狭窄及血栓形成。如图8所示，实验动物心脏及主动脉大体观，箭头所指区域为人工血管植入部分。如图9所示，实验动物主动脉剖面，人工血管植入段可见完全形成内皮化。如图10所示，1000倍扫描电镜下观察到人工血管表面内皮细胞成铺路石状均匀排布生长，比例尺：50μm。

根据动物实验结果，认为内表面网格状微图案化凸起一方面为吻合口两侧宿主血管的内皮细胞向人工血管腔内生长提供攀附位点，促进内皮细胞向管腔中心移动生长；另一方面该结构利于循环血中的内皮细胞定植生长，使内皮细胞均匀的分布在血管表面；此外网格状微图案化凸起还可以对轴向血流剪切力产生的紊流起到一定的缓冲作用，从而利于循环血液保持高流速状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，原料前处理，取液态聚氨酯溶液在室温匀速搅拌1-10小时，制成浓度均一的聚氨酯原液；

步骤二，模具前处理，将用于制造人工血管的第一模具清洗后加热烘干，表面喷涂脱模剂，放入烘箱内在50-90℃条件下烘箱烘干后备用；

步骤三，制作内膜，将涂有脱模剂的第一模具表面均匀喷涂一层液态聚氨酯溶液，喷涂完成后放入温度为30-90℃的注射用水中固化，定型后放入烘箱内在50-120℃条件下烘箱烘干后备用；

步骤四，制作编织层，将步骤三中的第一模具放入编织机上，使用编织线在第一模具的外侧编织人工血管的基体；

步骤五，制作外膜，将步骤四中的第一模具从编织机上取下后，均匀喷涂一层液态聚氨酯溶液，喷涂完成后放入温度为30-90℃的注射用水中固化，定型后放入烘箱内在50-120℃条件下烘箱烘干后备用；将第一模具从烘箱内取出后，再次均匀喷涂一层液态聚氨酯溶液，喷涂完成后放入温度为30-90℃的注射用水中固化清洗；

步骤六，烘干定型，将步骤五中的人工血管从第一模具取下后套于第二模具的外壁，放入烘箱内在50-120℃条件下烘干定型。

2.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，步骤一中所述液态聚氨酯溶液由聚氨酯及二甲基甲酰胺制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，步骤二中所述脱模剂为2-20％w/w的海藻酸钠脱模剂或者10％-30％w/w的聚乙烯醇脱模剂。

4.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，步骤三中所述液态聚氨酯溶液的喷涂厚度为0.01-0.1mm；步骤五中两次所述液态聚氨酯溶液的喷涂厚度为0.05-0.3mm。

5.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，步骤三中所述液态聚氨酯溶液的浓度为10-30％w/w；步骤五中所述液态聚氨酯溶液的浓度为5-20％w/w。

6.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，步骤四中所述编织机的编织间距设置为1-5mm，夹角设置为30-150°。

7.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，步骤四中所述编织线的材质为涤纶、氨纶、维纶或锦纶，所述编织线的直径为0.05-0.3mm。

8.根据权利要求1所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管的制作方法，其特征在于，所述第一模具及第二模具的形状为圆柱体，所述圆柱体的两端具有用于固定的夹持部；所述第一模具的直径为10-40mm，所述第二模具的直径为10.5-41mm。

9.一种促进内皮细胞攀附的人工血管，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一所述的制作方法制成的人工血管，所述人工血管的内表面具有网格状微图案化凸起。

10.根据权利要求9所述的一种促进内皮细胞攀附的人工血管，其特征在于，所述网格状微图案化凸起的高度为0.01-0.1mm，网格的间距为1-5mm，网格的夹角为30-150°。