CN113198045B - 一种贴合型生物瓣膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种贴合型生物瓣膜及其制备方法。本发明通过对脱细胞处理后的动物瓣膜进行切分，并将两片动物瓣膜切片分别贴合于吸附有血管内皮生长因子的药物控释织物的两侧，使药物控释织物夹于两片动物瓣膜切片之间，在医用生物胶的粘合作用下形成生物瓣膜支架，再利用聚乳酸纱线进行缝合，制备了贴合型生物瓣膜。通过上述方式，本发明能够充分发挥传统缝合技术与诱导细胞生长技术间的协同作用，在纱线缝合增强心脏瓣膜力学性能的同时，由生长因子诱导细胞沿着纱线向瓣膜内部生长，促进生物瓣膜的内皮化，从而获得同时具有较高力学性能和较高生物相容性的贴合型生物瓣膜。且本发明提供的制备方法工艺简单，能够满足工业化大规模生产的需求。

Description

一种贴合型生物瓣膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医学工程技术领域，尤其涉及一种贴合型生物瓣膜及其制备方法。
背景技术
心脏瓣膜指心房与心室之间或心室与动脉间的瓣膜，其在心脏血液循环中起着不可替代的作用。在每一次的血液循环过程中，心脏瓣膜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，从而保证人体的生理系统的正常运转。然而，当心脏瓣膜受损或产生病变时，会使心脏瓣膜的结构发生损坏，产生纤维化、粘连等一系列症状，进而影响到正常的血液循环和生理机能。目前，心脏瓣膜的相关疾病仍属于严重的心脏病，往往需要通过置换人工心脏瓣膜来解决，如何制备适宜的人工心脏瓣膜已成为当前的研究重点。
公开号为CN108904877A的专利提供了基于高分子纤维复合材料的介入式人工心脏瓣膜及其制备方法，该专利以各向异性高分子纤维布为基本原料，首先将高分子纤维布缝制于金属支架内部，然后通过光交联方法或化学交联法将聚乙二醇水凝胶包敷于高分子纤维布表面，在金属支架内表面形成高分子纤维/聚乙二醇水凝胶复合材料，从而获得基于高分子纤维复合材料的介入式人工心脏瓣膜。此方法虽然增加了瓣膜的力学性能，但其引入的金属支架仍存在易引发血栓、需要长期抗凝治疗等问题，且整体制备过程较为复杂，难以工业化生产。
公开号为CN109331227A的专利提供了一种提高心脏瓣膜力学性能的方法，该专利通过将聚乙烯醇溶液与吸干水分的新鲜动物瓣膜结合，烘干后形成复合膜，通过缝纫机在复合膜的周向或径向进行缝制，通过去离子水浸泡后获得力学性能增强后的心脏瓣膜。但是该专利采用的新鲜动物瓣膜因未进行脱细胞处理，表面上存在的细胞会与人体产生排异反应，也不利于内皮细胞的粘附与增殖，进而影响了该心脏瓣膜的实际应用效果。
有鉴于此，有必要设计一种改进的人工心脏瓣膜，以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种贴合型生物瓣膜及其制备方法。通过将脱细胞处理后的动物瓣膜切片贴合于带有生长因子的药物控释织物的两侧，并利用纱线进行缝合，从而在纱线缝合增强瓣膜力学性能的基础上，由生长因子诱导细胞沿着纱线向瓣膜内部生长，在提高生物瓣膜力学性能的同时进一步提高生物瓣膜的生物相容性，以满足实际应用的需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种贴合型生物瓣膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、对脱细胞处理后的动物瓣膜进行切分，得到动物瓣膜切片；
S2、将由第一聚乳酸纱线织造而成的聚乳酸织物置于血管内皮生长因子溶液中充分浸泡，经冷冻干燥后，得到药物控释织物；
S3、对步骤S2得到的所述药物控释织物进行裁剪，使其尺寸与步骤S1得到的所述动物瓣膜切片一致；再将两片所述动物瓣膜切片分别贴合于所述药物控释织物的两侧，经医用生物胶粘合后，得到生物瓣膜支架；
S4、对步骤S3得到的所述生物瓣膜支架进行针刺处理，在所述生物瓣膜支架表面形成若干孔洞；
S5、将第二聚乳酸纱线依次穿入步骤S4中形成的所述若干孔洞中，得到贴合型生物瓣膜。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述切分过程具体包括如下步骤：
取脱细胞处理后的新鲜动物瓣膜作为待切样品，用滤纸吸干其表面水分后，对所述待切样品的厚度进行测量；将所述待切样品置于冷冻切片机的样品台上，并在所述待切样品的四周增加包埋剂进行固定，在-50～-30℃下冷冻5～10min后，再升温至-20～-10℃，5～10min后开始切片；先将位于所述待切样品表面的所述包埋剂切除，再以所述待切样品的厚度的一半作为切片厚度，得到动物瓣膜切片。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述血管内皮生长因子溶液的浓度为0.1～0.3μg/mL，所述聚乳酸织物与所述血管内皮生长因子溶液的质量体积比为1g:(1～5)mL。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述聚乳酸织物为机织物，其织物组织结构为平纹或斜纹，经密为3～20根/cm，纬密为5～20根/cm；所述第一聚乳酸纱线的号数为10～25tex。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述浸泡过程的温度为34～38℃，浸泡时间为2～6h。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述针刺处理使用无菌缝纫针进行，并使横向与纵向的针刺间隔保持一致；所述无菌缝纫针的直径为70～300μm，所述针刺间隔为0.5～3mm。
作为本发明的进一步改进，在步骤S5中，所述第二聚乳酸纱线的号数为10～25tex，所述依次穿入的顺序为从上至下或从左至右。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述动物瓣膜为猪或牛的主动脉瓣膜、肺动脉瓣膜、二尖瓣膜、三尖瓣膜中的一种。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述医用生物胶为α-氰基丙烯酸正丁酯粘合剂。
为实现上述目的，本发明还提供了一种贴合型生物瓣膜，该贴合型生物瓣膜根据上述技术方案中任一技术方案制备得到。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过对脱细胞处理后的动物瓣膜进行切分，并将两片动物瓣膜切片分别贴合于吸附有血管内皮生长因子的药物控释织物的两侧，使药物控释织物夹于两片动物瓣膜切片之间，在医用生物胶的粘合作用下形成生物瓣膜支架，再利用聚乳酸纱线进行缝合，制备了贴合型生物瓣膜。基于本发明提供的制备方法，本发明能够充分发挥传统缝合技术与诱导细胞生长技术间的协同作用，在纱线缝合增强心脏瓣膜力学性能的同时，由生长因子诱导细胞沿着纱线向瓣膜内部生长，促进生物瓣膜的内皮化，从而获得同时具有较高力学性能和较高生物相容性的贴合型生物瓣膜。
(2)本发明使用了可生物降解的聚乳酸纱线对生物瓣膜支架进行缝合，在聚乳酸纱线的降解过程中，药物控释织物中生长因子的浓度差能够促进细胞沿着聚乳酸纱线由外向内生长，最终产生内皮化，达到抗凝血的效果，有效提高生物瓣膜的生物相容性。同时，本发明通过选择粗细适宜的聚乳酸纱线进行缝合，能够在有效提高生物瓣膜力学性能的同时使纱线与瓣膜完全贴合，并保持瓣膜的美观性，以满足实际应用的需求。
(3)本发明通过在冷冻切片机上切分动物瓣膜，能够使其产生一定硬度，且便于握持，以便按照所需的切片厚度进行准确切片；同时，本发明中使用的动物瓣膜具有与人体瓣膜相似的形状和血流方式，并具有较高的血流动力学性能，脱细胞处理后能够消除身体对瓣膜的排异反应，使人体细胞能够在瓣膜上生长，进一步提高其生物相容性。此外，本发明通过选择经纬密度适宜的药物控释织物，能够在保持织物柔软的同时避免织物脱散，并使织物负载的生长因子在冷冻干燥下保持活性；并通过选择α-氰基丙烯酸正丁酯粘合剂对动物瓣膜切片和药物控释织物进行粘合，不仅能够在室温下快速粘合，且粘合力强、无毒，对组织反应小，不组成血栓，具有较好柔软性；在此基础上，本发明利用缝纫针在生物瓣膜支架表面形成规律的孔洞结构，能够保证后续细胞增长的均匀性，并通过选择适合的缝纫针直径和针刺间隔保证纱线能够有效穿入并固定，达到对生物瓣膜的增强效果。
(4)本发明提供的贴合型生物瓣膜的制备方法工艺简单，能够满足工业化大规模生产的需求；且制备过程可控性强，可以通过调整生长因子浓度、药物控释织物的经纬密度和针刺间隔调节细胞的生长速度，并通过调整缝纫针直径、针刺间隔和聚乳酸纱线号数来控制瓣膜的增强效果，以满足实际应用的需求，具有较高的应用价值。
附图说明
图1为本发明提供的贴合型生物瓣膜的结构示意图。
附图标记
100-贴合型生物瓣膜；10-生物瓣膜切片；20-药物控释织物；30-第二聚乳酸纱线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种贴合型生物瓣膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、对脱细胞处理后的动物瓣膜进行切分，得到动物瓣膜切片10；
S2、将由第一聚乳酸纱线织造而成的聚乳酸织物置于血管内皮生长因子溶液中充分浸泡，经冷冻干燥后，得到药物控释织物20；
S3、对步骤S2得到的所述药物控释织物进行裁剪，使其尺寸与步骤S1得到的所述动物瓣膜切片一致；再将两片所述动物瓣膜切片分别贴合于所述药物控释织物的两侧，经医用生物胶粘合后，得到生物瓣膜支架；
S4、对步骤S3得到的所述生物瓣膜支架进行针刺处理，在所述生物瓣膜支架表面形成若干孔洞；
S5、将第二聚乳酸纱线30依次穿入步骤S4中形成的所述若干孔洞中，得到贴合型生物瓣膜100。
在步骤S1中，所述切分过程具体包括如下步骤：
取脱细胞处理后的新鲜动物瓣膜作为待切样品，用滤纸吸干其表面水分后，对所述待切样品的厚度进行测量；将所述待切样品置于冷冻切片机的样品台上，并在所述待切样品的四周增加包埋剂进行固定，在-50～-30℃下冷冻5～10min后，再升温至-20～-10℃，5～10min后开始切片；先将位于所述待切样品表面的所述包埋剂切除，再以所述待切样品的厚度的一半作为切片厚度，得到动物瓣膜切片10；所述动物瓣膜为猪或牛的主动脉瓣膜、肺动脉瓣膜、二尖瓣膜、三尖瓣膜中的一种。
在步骤S2中，所述血管内皮生长因子溶液的浓度为0.1～0.3μg/mL，所述聚乳酸织物与所述血管内皮生长因子溶液的质量体积比为1g:(1～5)mL；所述聚乳酸织物为机织物，其织物组织结构为平纹或斜纹，经密为3～20根/cm，纬密为5～20根/cm；所述第一聚乳酸纱线的号数为10～25tex；所述浸泡过程的温度为34～38℃，浸泡时间为2～6h。
在步骤S3中，所述医用生物胶为α-氰基丙烯酸正丁酯粘合剂。
在步骤S4中，所述针刺处理使用无菌缝纫针进行，并使横向与纵向的针刺间隔保持一致；所述无菌缝纫针的直径为70～300μm，所述针刺间隔为0.5～3mm。
在步骤S5中，所述第二聚乳酸纱线的号数为10～25tex，所述依次穿入的顺序为从上至下或从左至右。
本发明还提供了一种贴合型生物瓣膜100，该贴合型生物瓣膜100根据上述技术方案制备得到。
下面结合具体的实施例对本发明提供的一种贴合型生物瓣膜及其制备方法进行说明。
实施例1
本实施例提供了一种贴合型生物瓣膜100的制备方法，包括如下步骤：
S1、动物瓣膜的切分
将徕卡CM3050S型冰冻切片机打开，样品台温度调至-40℃，取新鲜的脱细胞猪主动脉瓣膜作为待切样品，用滤纸吸干其表面水分，使用螺旋测微器测量其厚度；再将待切样品放在冷冻切片机的样品台上，在待切样品四周加包埋剂固定，冷冻10min，升高温度至-15℃，5min后开始切片，将表面包埋剂切除后，以待切样品厚度的一半作为切片厚度，得到厚度为瓣膜原本厚度一半的动物瓣膜切片10，保存备用。
S2、药物控释织物的制备
在无菌条件下将聚乳酸织物浸泡在浓度为0.1μg/mL的血管内皮生长因子溶液中，在36℃下浸泡4h，取出后放入-50℃冰箱中冷冻7h后，然后将浸满溶液的织物置于温度为-40℃、真空度为10Pa的环境中冷冻干燥48h后，即获得药物控释织物20，保存备用。
其中，聚乳酸织物由号数为10tex的第一聚乳酸纱线机织而成，其织物组织结构为平纹，经密为5根/cm，纬密为5根/cm；该聚乳酸织物与血管内皮生长因子溶液的质量体积比为1g:1mL。
S3、生物瓣膜支架的制备
对步骤S2得到的所述药物控释织物进行裁剪，使其尺寸与步骤S1得到的所述动物瓣膜切片一致；再将两片所述动物瓣膜切片分别贴合于所述药物控释织物的两侧，使药物控释织物夹在两片动物瓣膜切片中间，并通过α-氰基丙烯酸正丁酯粘合剂进行粘合，即获得生物瓣膜支架。
S4、孔洞的形成
采用无菌缝纫针对步骤S3得到的生物瓣膜支架进行针刺处理，使横向与纵向的针刺间隔保持一致，在生物瓣膜支架表面形成若干个规律的孔洞结构。
其中，无菌缝纫针的直径为80μm，针刺间隔为1mm。
S5、支架的增强
将号数为10tex的第二聚乳酸纱线30按照从上之下的顺序依次穿入步骤S4中形成的孔洞中，得到贴合型生物瓣膜100。该贴合型生物瓣膜100的结构示意图如图1所示。
实施例2～5
实施例2～5分别提供了一种贴合型生物瓣膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于改变了步骤S2、S4和S5中的相关工艺参数，其余步骤均与实施例1一致，在此不再赘述。各实施例对应的参数值如表1所示。
表1实施例2～5的工艺参数值
Figure BDA0003046347460000081
按照上述工艺参数制备得到的实施例2～5的贴合型生物瓣膜的力学性能和促进细胞生长的速度之间存在一定差异，表明可以通过调整生长因子浓度、药物控释织物的经纬密度和针刺间距调节细胞的生长速度，并通过调整缝纫针直径、针刺间隔和聚乳酸纱线号数来控制瓣膜的增强效果，以满足实际应用的需求。同时，实施例2～5制备的贴合型生物瓣膜的性能虽存在差异，但整体均具有较高力学性能，并能够促进细胞向生物瓣膜内部生长，具有较高的应用价值。
综上所述，本发明提供了一种贴合型生物瓣膜及其制备方法。本发明通过对脱细胞处理后的动物瓣膜进行切分，并将两片动物瓣膜切片分别贴合于吸附有血管内皮生长因子的药物控释织物的两侧，使药物控释织物夹于两片动物瓣膜切片之间，在医用生物胶的粘合作用下形成生物瓣膜支架，再利用聚乳酸纱线进行缝合，制备了贴合型生物瓣膜。通过上述方式，本发明能够充分发挥传统缝合技术与诱导细胞生长技术间的协同作用，在纱线缝合增强心脏瓣膜力学性能的同时，由生长因子诱导细胞沿着纱线向瓣膜内部生长，促进生物瓣膜的内皮化，从而获得同时具有较高力学性能和较高生物相容性的贴合型生物瓣膜。且本发明提供的制备方法工艺简单，能够满足工业化大规模生产的需求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对脱细胞处理后的动物瓣膜进行切分，得到动物瓣膜切片；
S2、将由第一聚乳酸纱线织造而成的聚乳酸织物置于血管内皮生长因子溶液中充分浸泡，经冷冻干燥后，得到药物控释织物；
S3、对步骤S2得到的所述药物控释织物进行裁剪，使其尺寸与步骤S1得到的所述动物瓣膜切片一致；再将两片所述动物瓣膜切片分别贴合于所述药物控释织物的两侧，经医用生物胶粘合后，得到生物瓣膜支架；
S4、对步骤S3得到的所述生物瓣膜支架进行针刺处理，在所述生物瓣膜支架表面形成若干孔洞；
S5、将第二聚乳酸纱线依次穿入步骤S4中形成的所述若干孔洞中，得到贴合型生物瓣膜。
2.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述切分过程具体包括如下步骤：
取脱细胞处理后的新鲜动物瓣膜作为待切样品，用滤纸吸干其表面水分后，对所述待切样品的厚度进行测量；将所述待切样品置于冷冻切片机的样品台上，并在所述待切样品的四周增加包埋剂进行固定，在-50~-30℃下冷冻5~10min后，再升温至-20~-10℃，5~10min后开始切片；先将位于所述待切样品表面的所述包埋剂切除，再以所述待切样品的厚度的一半作为切片厚度，得到动物瓣膜切片。
3.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述血管内皮生长因子溶液的浓度为0.1~0.3μg/mL，所述聚乳酸织物与所述血管内皮生长因子溶液的质量体积比为1g : (1~5)mL。
4.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述聚乳酸织物为机织物，其织物组织结构为平纹或斜纹，经密为3~20根/cm，纬密为5~20根/cm；所述第一聚乳酸纱线的号数为10~25tex。
5.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述浸泡过程的温度为34~38℃，浸泡时间为2~6h。
6.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述针刺处理使用无菌缝纫针进行，并使横向与纵向的针刺间隔保持一致；所述无菌缝纫针的直径为70~300μm，所述针刺间隔为0.5~3mm。
7.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S5中，所述第二聚乳酸纱线的号数为10~25tex，所述依次穿入的顺序为从上至下或从左至右。
8.根据权利要求1~7中任一权利要求所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述动物瓣膜为猪或牛的主动脉瓣膜、肺动脉瓣膜、二尖瓣膜、三尖瓣膜中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种贴合型生物瓣膜的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述医用生物胶为α-氰基丙烯酸正丁酯粘合剂。
10.一种贴合型生物瓣膜，其特征在于：该贴合型生物瓣膜根据权利要求1~9中任一权利要求所述的制备方法制备得到。
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