CN113663130A - 一种人造血管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种人造血管及其制备方法，包括：提供基底层；对所述基底层进行羧基化改性；对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷以形成一涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙；以及对所述涂层进行固化，进而形成所述人造血管。由于在对人造血管的基底层进行涂敷之前，对其进行了羧基化改性，故而可以增加所述基底层的亲水性，故后续在对所述基底层进行涂敷时，涂覆溶液可以渗入到所述基底层的纤维间空隙将所述基底层的纤维间空隙填满，使得在临床使用时，不会因人造血管折叠、缝合等操作而破裂，进而引发术后漏血的不良事件。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种人造血管及其制备方法。
背景技术
人造血管主要是用于替代或者修补因疾病、创伤等因素而病变或受损的人类自体血管的手术中，在旁路搭桥手术中也有应用。人造血管通常有织造型和非织造型两类，其中织造型人造血管可由生物相容性纤维制成。织造方法包括针织、机织和编织等。
人造血管的基底层为由纤维交织构成的高空隙的结构，这种多孔的结构有利于内皮细胞与平滑肌细胞的定向迁移与增殖分化，加快血管的内皮化，避免血栓生成与炎症反应。然而，织造型的血管由于渗漏量大，需要在植入前进行预凝处理。
为解决上述问题，通常的方法是用可降解的生物材料(白蛋白、丝素、胶原等)浸渍人造血管进行涂层，并且交联固化。但是在临床使用中，涂层会由于血管折叠、缝合等操作而破裂，进而引发术后漏血的不良事件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人造血管及其制备方法，以解决上述涂层容易破裂进而引发术后漏血的不良事件的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种人造血管的制备方法，包括：
提供基底层；
对所述基底层进行羧基化改性；
对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷以形成一涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙；以及
对所述涂层进行固化，进而形成所述人造血管。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，所述基底层由包含酯基的纤维材料织造而成，采用使化学键水解的方法对所述基底层进行羧基化改性。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，所述使化学健水解的方法包括：利用碱性溶液对所述基底层进行水浴处理。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，所述水浴处理的温度为20℃～90℃，时间为30min～60min。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，在对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷之前，还包括对羧基化改性后的所述基底层进行清洗至PH呈中性并烘干。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，所述基底层由包含碳氢键的纤维材料织造而成，采用对官能团接枝的方法对所述基底层进行羧基化改性。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，所述对官能团接枝的方法包括：
对所述基底层进行第一次辐照，随后将所述基底层浸入丙烯酸溶液中，并经过压辊挤压后，对带有丙烯酸溶液的所述基底层进行第二次辐照。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，还包括，将所述基底层设置于惰性气体中，并对惰性气体中的所述基底层进行所述第一次辐照和所述第二次辐照。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，所述丙烯酸溶液的浓度为10％～50％。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，在对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷之前，还包括利用氢氧化镁溶液对羧基化改性后的所述基底层进行清洗，然后水洗并烘干。
可选的，在所述的人造血管的制备方法中，对所述羧基化改性后的所述基底层进行涂敷的方法包括：
将所述羧基化改性后的所述基底层放置于一容器内，对所述容器抽真空，而后对所述羧基化改性后的所述基底层进行涂敷。
本发明还提供一种人造血管，包括基底层和涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙。
可选的，在所述的人造血管中，所述人造血管通过如上所述的人造血管的制备方法制备得到。
在本发明提供的人造血管及其制备方法中，包括：提供基底层；对所述基底层进行羧基化改性；对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷以形成一涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙；以及对所述涂层进行固化，进而形成所述人造血管。由于在对人造血管的基底层进行涂敷之前，对其进行了羧基化改性，羧基是一种亲水性基团，故而羧基化改性可以增加所述基底层的亲水性，故后续在对所述基底层进行涂敷时，涂覆溶液可以渗入到所述基底层的纤维间空隙将所述基底层的纤维间空隙填满，使得在临床使用时，不会因人造血管折叠、缝合等操作而破裂，进而引发术后漏血的不良事件。
附图说明
图1为本发明实施例提供的人造血管的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例中人造血管基底层羧基化后的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种人造血管及其制备方法，以解决在制备人造血管时涂层难以渗入到基底层的空隙内的问题。
申请人在多年研究中发现，之所以在血管折叠、缝合等操作而导致涂层破裂后回引发术后漏血的不良事件，是因为在制备人造血管时涂层难以渗入到基底层的空隙内，因此，申请人提出一种人造血管及其制备方法，所述人造血管的涂层覆盖所述人造血管的基底层的表面并填充所述基底层的空隙。
为实现上述思想，本发明提供一种人造血管的制备方法，包括：提供织造的基底层；对所述基底层进行羧基化改性；对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷以形成一涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的纤维间空隙；对所述涂层进行固化，进而形成所述人造血管。由于在对人造血管的基底层进行涂敷之前，对其进行了羧基化改性，故而可以增加所述基底层的亲水性，故后续在对所述基底层进行涂敷时，涂覆溶液可以渗入到所述基底层的纤维间空隙将所述基底层的纤维间空隙填满，使得在临床使用时，不会因人造血管折叠、缝合等操作而破裂，进而引发术后漏血的不良事件。
以下结合附图对本发明提出的人造血管及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如图1所示，本发明实施例提供的人造血管的制备方法，包括如下步骤：
S11，提供基底层；
S12，对所述基底层进行羧基化改性；
S13，对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷以形成一涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙；
S14，对所述涂层进行固化，进而形成所述人造血管。
其中，所述人造血管可为直管型、Y字型、侧分支型、三分支型或者四分支型等；所述人造血管的材料可为包含酯基的纤维材料，例如可为聚酯、聚氨酯或蚕丝等，又或者为碳氢键的纤维材料，例如为聚酯或聚丙烯腈等。在步骤S11中，所述基底层具体可通过机织、针织或编织等织造方式形成。
在一具体实施方式中，所述基底层由包含酯基的纤维材料织造而成，相应的，在步骤S12中，则采用使化学键水解的方法对所述基底层进行羧基化改性。具体可利用碱性溶液对所述基底层进行水浴处理的方式来使化学键水解，进而使酯基变为羧基，羧基具有亲水性，可提高基底层的亲水性。其中，所述碱性溶液可采用NaOH溶液，所述水浴处理的温度可为20℃～90℃，优选的，所述水浴处理的温度为90℃，时间为30min～60min，其操作过程可具体为：将NaOH溶液加热至90℃后，将所述基底层放置于所述NaOH溶液中，而后在90℃下，水浴为30min～60min，之后取出清洗至PH呈中性并烘干。
在另一具体实施方式中，所述基底层由包含碳氢键的纤维材料织造而成，相应的，在步骤S12，采用对官能团接枝的方法对所述基底层进行羧基化改性。通过对所述基底层进行辐照，使所述基底层的碳氢键处产生碳自由基，随后将所述基底层浸入丙烯酸溶液中，以使丙烯酸的碳碳双键与碳自由基结合，从而将羧基接枝到所述基底层上，利用羧基的亲水性提高所述基底层的亲水性。较佳的，对带有丙烯酸溶液的所述基底层再次进行辐照，由于接枝上去的丙烯酸包含有碳氢键，受到辐射碳氢键处产生碳自由基，故可将未接枝上去的丙烯酸进一步接枝上去，进一步提高接枝率，进而提高羧基化的所述基底层的亲水性。
优选的，在惰性气体下对所述基底层进行第一次辐照和第二次辐照，以防止基底层氧化或者发生其他化学反应，且所述第一次辐照的辐照剂量为50KGy，所述第二次辐照的辐照剂量为100KGy，另外，优选所述丙烯酸溶液的浓度为30％。在接枝完成之后，还可利用利用氢氧化镁溶液对羧基化改性后的所述基底层进行清洗，然后水洗并烘干，以除去多除的反应产物。
步骤S13中，所述涂层是由生物可降解高分子和增塑剂组成的混合溶液，其中，所述生物可降解高分子可为去端肽牛胶原蛋白、无端肽猪胶原蛋白、丝素蛋白、明胶、黄芪多糖、白蛋白、聚乳酸、聚乙烯醇、可降解型聚氨酯、聚己内酯及其共聚物的一种或者多种；所述增塑剂可为聚乙二醇、甘油、阿拉伯胶、山梨醇、弹性蛋白、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧化油的一种或者多种，进行涂覆的方法可由浸渍、浸轧、气压喷涂、压电喷涂、真空涂覆、层层自组装、灌注的一种或者多种实现。
所述涂敷步骤可重复2～16次，每次涂覆完成之后，放置于烘箱中烘干，而后再进行下一次涂敷。
步骤S14中，对所述涂层进行固化可采用物理交联和化学交联中的一种或者多种实现；所述化学交联可采用甲醛、戊二醛、1-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酸亚胺、京尼平、儿茶素、高碘酸钠的一种或者多种制剂来实现；所述物理交联可采用热交联、紫外交联的一种或者多种实现。
优选的，在对所述羧基化改性后的所述基底层进行涂敷前，将所述羧基化改性后的所述基底层放置于一容器内，对所述容器抽真空，而后再对所述羧基化改性后的所述基底层进行涂敷。经羧基化改性后的所述基底表面会有少量气泡，抽真空能起到消泡的作用，从而使得涂覆更加均匀。
以下对本发明实施例提供的人造血管的制备方法做出示例性说明。
示例一
采用机织的方法制备直管型的人造血管，基底层的材料采用聚酯纤维，将制备的人造血管的基底层在90℃、1mol/L的氢氧化钠溶液下水浴处理50分钟，之后取出清洗至PH中性并且烘干。
制备生物可降解高分子材料，将新鲜牛腱去除脂肪、筋膜，常温下用2mol/L的盐酸浸泡48h，之后取出清洗并加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和，再浸泡于20℃、0.1％的胃蛋白酶中12h。取出后用水清洗，并切成0.05～0.5cm大小，在与上述相同条件下盐酸浸泡和酶解一次。最后在偏振光显微镜监控下将小块研磨成直径为10～50微米的胶原，在50～90℃下干燥至恒重。
配制牛胶原蛋白溶液，浓度0.5mg/mL，增韧剂为浓度为0.1mg/mL甘油。用蠕动泵将胶原蛋白注入基底层中，持续15分钟。
将基底层取出，置于50℃烘箱中烘干，反复涂层烘干6次。最后置于2％的戊二醛溶液中交联，经水洗后烘干，编织形成直管型的人造血管。
示例二
采用机织的方法制备双分支(Y型)人造血管，其基底层的材料采用包含碳氢键的纤维材料，将基底层放入氮气保护的辐照室辐照(辐照剂量50KGy)，随后浸入30％丙烯酸溶液中，经过压辊挤压后使基底层带液量为40％～60％(基底层带液量是指带有浸渍溶液的基底层总质量减去其干重后与干重之比)，然后将浸轧过的基底层在100KGy下电子束辐照，接枝率20％，接枝后用10g/L的氢氧化镁溶液清洗，然后水洗、烘干。
配制明胶溶液，浓度2mg/mL，增韧剂为聚乙二醇浓度为0.05mg/mL。用压电喷涂的将明胶混合溶液均匀地涂敷到基底层上，每次持续5分钟，喷涂完成后将基底层取出，置于40烘箱中烘干，反复涂层烘干4次。最后置于1～2％的甲醛溶液中交联，经水洗后烘干，最终编织形成双分支(Y型)人造血管。
示例三
采用针织的方法制备人造血管，基底层的材料采用聚酯纤维，首先用2mol/L的氢氧化钠溶液在80℃下水浴处理50min，之后取出清洗至PH中性并且烘干定型。
如示例一的方法至制备猪胶原蛋白，并配制猪胶原溶液，浓度0.5mg/mL，增塑剂为乙酰基柠檬酸三丁酯，浓度为0.05mg/mL。在密闭的容器中，对基底层预抽真空处理，然后使胶原溶液流入人造血管内。将基底层取出，放置于40～50℃烘箱中烘干。反复涂敷5次，最后热交联。
需要说明的是，以上仅示例出几种人造血管的制备方法，但需理解，本实施例中，在制备基底、对基底进行涂敷以及对涂层进行固化也可采用本实施例中前文部分所提及到的其它方法，故还可对上述示例的相应内容做出替换，以产生多种方案，本发明不再赘述。
此外，本发明实施例还提供一种人造血管，所述人造血管包括基底层和涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙，所述人造血管可采用本实施例所提供的所述人造血管的制备方法制备得到，即先对所述基底层进行羧基化改性，而向再涂敷涂层。
在对人造血管的基底层进行羧基化改性，得到的羧基化基底层如图2所示，由于羧基可以增加基底层的亲水性，故后续在对所述基底进行涂敷时，涂覆溶液可以渗入到所述基底的纤维间空隙将所述基底的纤维间空隙填满，使得在临床使用时，不会因人造血管折叠、缝合等操作而破裂，进而引发术后漏血的不良事件。
通过对未经改性的人造血管和羧基化的人造血管的扫描电镜(SEM)图对比可知，未经改性的人造血管涂层仅在基底表面成膜，而羧基化的人造血管涂层渗入内部缝隙。
综上所述，本发明提供的人造血管及其制备方法解决了在制备人造血管时涂层溶液难以渗入到基底层的空隙内的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (13)
1.一种人造血管的制备方法，其特征在于，包括：
提供基底层；
对所述基底层进行羧基化改性；
对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷以形成一涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙；以及
对所述涂层进行固化，进而形成所述人造血管。
2.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述基底层由包含酯基的纤维材料织造而成，采用使化学键水解的方法对所述基底层进行羧基化改性。
3.如权利要求2所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述使化学健水解的方法包括：利用碱性溶液对所述基底层进行水浴处理。
4.如权利要求3所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述水浴处理的温度为20℃～90℃，时间为30min～60min。
5.如权利要求2所述的人造血管的制备方法，其特征在于，在对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷之前，还包括对羧基化改性后的所述基底层进行清洗至PH呈中性并烘干。
6.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述基底层由包含碳氢键的纤维材料织造而成，采用对官能团接枝的方法对所述基底层进行羧基化改性。
7.如权利要求6所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述对官能团接枝的方法包括：
对所述基底层进行第一次辐照，随后将所述基底层浸入丙烯酸溶液中，并经过压辊挤压后，对带有丙烯酸溶液的所述基底层进行第二次辐照。
8.如权利要求7所述的人造血管的制备方法，其特征在于，还包括，将所述基底层设置于惰性气体中，并对惰性气体中的所述基底层进行所述第一次辐照和所述第二次辐照。
9.如权利要求7所述的人造血管的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸溶液的浓度为10％～50％。
10.如权利要求7所述的人造血管的制备方法，其特征在于，在对羧基化改性后的所述基底层进行涂敷之前，还包括利用氢氧化镁溶液对羧基化改性后的所述基底层进行清洗，然后水洗并烘干。
11.如权利要求1所述的人造血管的制备方法，其特征在于，对所述羧基化改性后的所述基底层进行涂敷的方法包括：
将所述羧基化改性后的所述基底层放置于一容器内，对所述容器抽真空，而后对所述羧基化改性后的所述基底层进行涂敷。
12.一种人造血管，其特征在于，包括基底层和涂层，所述涂层覆盖所述基底层的表面并填充所述基底层的空隙。
13.如权利要求12所述的人造血管，其特征在于，所述人造血管通过如权利要求1-11中任一项所述的人造血管的制备方法制备得到。
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