CN114748707A - 一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层及其制备方法 - Google Patents

一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层及其制备方法，涉及生物医学工程功能材料技术领域，提供的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层，包括带有抗凝功能的聚合物A、具有促内皮修复功能的功能物质B以及可降解封堵器表面修饰的羟基官能团，所述聚合物A和功能物质B经交联剂偶联，并可与羟基官能团连接。其制备过程通过等离子体处理或强氧化剂处理的可降解封堵器本体材料，获得的羟基官能团表面为后续与聚合物A的化学基团间发生有效物理化学交联提供位点，本发明通过反应位点的设计，通过抗凝模块及促内皮化合物模块间的化学交联，可以在保证抗凝功能的前提下，有效引入促内皮的化合物，实现封堵器植入后的快速修复。

Description

一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医学工程功能材料技术领域，具体涉及一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层及其制备方法。
背景技术
先天性心脏病指在胚胎发育时期由于心脏及大血管的形成障碍或发育异常而引起的解剖结构异常，或出生后应自动关闭的通道未能闭合(在胎儿属正常)的情形。先天性心脏病发病率不容小视，占出生活婴的0.4％～1％，这意味着我国每年新增先天性心脏病患者15～20万，其主要包括房间隔缺损、室间隔缺损、卵圆孔未必、动脉导管未闭等。此外，房颤是最常见的心律失常之一，几乎见于所有的器质性心脏病，房颤的发生率在一般人群中为0.4％～2.0％，年龄每增加10岁，发病率增加1.4倍，而房颤引发的脑卒中的发生与心脏左心耳这一结构的存在也有密切的关联因素。心脏结构封堵器的问世，为解决这些脏内器官关闭功能不全提供了较为有效的干预手段。
然而，现有的心脏封堵器主要由超弹性镍钛合金丝编织而成，其本身不降解，植入后可能面临如下问题：1)不可降解的金属本体材料及镍离子释放造成的持续炎症反应刺激，造成封堵包膜组织的异常增生；2)表面未进行抗凝及促内皮化修饰，植入后1-3个月内需依赖口服抗凝药，对于如华法林禁忌患者则不适用；3)由于永久残留，其缺乏与原生组织的整合性，不能有效适配心脏整体功能。近年来，以PDO及PLA为代表的可降解心脏封堵器逐渐问世，为该领域的介入治疗打开了新的窗口，而基于此，开发新型功能涂层，设计出具有抗凝血及促内皮化修复的新型可降解封堵器，对于扩大适应症及治疗效果，具有十分重要的临床意义。
发明内容
针对现有心脏封堵器材料植入后面临的凝血、内皮化修复不良等临床现状，本发明提供了一种可用于生物可降解封堵器材料表面修饰的功能涂层及其制备方法。涂层由两个模块组成，模块1是抗凝聚合物A，该模块由两性离子聚合物单体复合其他性能单体聚合而成，其他性能可包括与基底材料强的结合力，形成分子间交联作用力等；通过与含有促内皮修复的化合物模块B的化学交联，可形成兼具抗凝及促内皮修复的可降解封堵器材料。通过这类涂层的修饰，有望在可降解封堵器植入后，增强早期的抗凝和促内皮修复效果，更好的维护器械的服役性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层，包括带有抗凝功能的聚合物A、具有促内皮修复功能的功能物质B以及可降解封堵器表面修饰的羟基官能团，所述聚合物A和功能物质B经交联剂与羟基官能团连接。
更优地，所述聚合物A是由如下单体中的2种或多种通过自由基聚合方式制备而成：甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱、甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氨丙基盐酸盐、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所用单体的浓度范围为0.01wt％～1wt％，所用引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯或偶氮二异丁腈。
更优地，所述功能物质B为含有羧基或氨基官能团的物质。
更进一步地，所述功能物质B为RGD短肽、透明质酸、聚氨基酸、明胶、弹性蛋白、胶原蛋白、层粘连蛋白、细胞生长因子中的一种或多种。
所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层的制备方法，包括如下步骤：
(1)对可降解封堵器材料进行等离子体或强氧化剂处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)将步骤(2)所得的聚合物与促内皮修复的功能物质B混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入交联剂，在50-100℃条件下，反应0.1h-24h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
进一步地，步骤(1)中所述等离子体为氧等离子或空气等离子体，所述强氧化剂为高锰酸钾处理液、浓硫酸处理液体、浓硝酸处理液中的一种或多种混合物。
进一步地，所述可降解封堵器的材料采用聚乳酸、聚对二甲基羟己酮、聚对二氧环己酮、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯中的一种或多种。
进一步地，步骤(3)所述涂层配方液的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中一种或多种，聚合物A及功能物质B的含量分别为0.01wt％～1wt％、0.05～2wt％。
进一步地，步骤(4)所述交联剂为茶多酚类、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、戊二醛、京尼平中的一种或多种，交联剂工作pH 5～10，交联剂浓度0.01wt％～1wt％。
所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层在左心耳封堵器、房间隔、室间隔封堵器、卵圆孔未闭封堵器上的应用。
综上所述，相比于现有技术，本发明具有如下优点及益效果：
1、本发明通过等离子体处理可降解封堵器本体材料(聚合物材料)，获得的羟基官能团表面可为后续与聚合物A的化学基团间发生有效物理化学交联提供位点。
2、相较于传统的两性离子聚合物在抗凝的同时，无法有效促内皮修复，本发明通过反应位点的设计，通过抗凝模块及促内皮化合物模块间的化学交联，可以在保证抗凝功能的前提下，有效引入促内皮的化合物；
3、本发明通过简便的投料浓度、反应温度、时间等调节，可以制备不同厚度的涂层，可针对不同封堵器材料的骨架、阻流膜等进行有效的涂敷。
附图说明
图1为表面处理过的可降解封堵器与聚对二氧环己酮材料表面未经涂层处理后的血小板黏附结果对比图；
图2为表面处理过的可降解封堵器与聚对二氧环己酮材料表面未经涂层处理后的促内皮化结果对比图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1：
一种可实现可降解封堵器抗凝血及快速内皮化的涂层及其制备方法，包含以下步骤：
(1)对可降解封堵器材料(聚对二氧环己酮)进行等离子体处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)以水为溶剂，将步骤(2)所得的聚合物与透明质酸混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(pH 5.5，0.02wt％)，在60℃条件下，反应6h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
其中，抗凝聚合物A的合成过程有按以下方式进行：
合成例1：抗凝聚合物A，可按照如下投料浓度合成：甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(0.05wt％)、甲基丙烯酰氨丙基盐酸盐(0.1wt％)与甲基丙烯酸月桂酯(0.2wt％)，引发剂为偶氮二异丁腈。
合成例2：抗凝聚合物A，可按照如下投料浓度合成：甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(0.05wt％)、甲基丙烯酰氨丙基盐酸盐(0.25wt％)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(0.2wt％)，引发剂为偶氮二异丁腈。
合成例3：抗凝聚合物A，可按照如下投料浓度合成：甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱(0.1wt％)、甲基丙烯酰氨丙基盐酸盐(0.25wt％)、甲基丙烯酸丁酯(0.2wt％)，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。
按照上述方法和抗凝聚合物A，制得目标封堵器1-1、1-2、1-3。
对本实施例提供的目标封堵器1-1、1-2、1-3以及未经表面处理的聚对二氧环己酮材料分别进行对比实验，以目标封堵器1-1与未经表面处理的聚对二氧环己酮材料对比实验为例，由图1可知结论：本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的抗血小板黏附与聚集能力；由图2可知结论：本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的内皮细胞亲和能力。目标封堵器1-2/1-3与未经表面处理的聚对二氧环己酮材料对比实验(附图省略)，也均表现出了相同的结论。
实施例2
一种可实现可降解封堵器抗凝血及快速内皮化的涂层及其制备方法，包含以下步骤：
(1)对可降解封堵器材料(左旋聚乳酸)进行等离子体处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)以乙醇为溶剂，将步骤(2)所得的聚合物与层粘连蛋白混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入单宁酸(pH 6.5，0.5wt％)，在50℃条件下，反应3h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
按照上述方法和抗凝聚合物A(如实施例1的合成例1～3)，制得目标封堵器2-1、2-2、2-3。
对本实施例提供的目标封堵器2-1、2-2、2-3以及未经表面处理的聚对二氧环己酮材料分别进行对比实验，试验结果表明(附图省略)：本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的抗血小板黏附与聚集能力；本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的内皮细胞亲和能力。
实施例3
一种可实现可降解封堵器抗凝血及快速内皮化的涂层及其制备方法，包含以下步骤：
(1)对可降解封堵器材料(聚对二氧环己酮)进行等离子体处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)以乙醇为溶剂，将步骤(2)所得的聚合物与RGD短肽混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入京尼平(pH 7，0.1wt％)，在80℃条件下，反应2h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
按照上述方法和抗凝聚合物A(如实施例1的合成例1～3)，制得目标封堵器3-1、3-2、3-3。
对本实施例提供的目标封堵器3-1、3-2、3-3以及未经表面处理的聚对二氧环己酮材料分别进行对比实验，试验结果表明(附图省略)：本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的抗血小板黏附与聚集能力；本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的内皮细胞亲和能力。
实施例4
一种可实现可降解封堵器抗凝血及快速内皮化的涂层及其制备方法，包含以下步骤：
(1)采用高锰酸钾处理液对可降解封堵器材料(聚对二氧环己酮)进行处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)以乙醇为溶剂，将步骤(2)所得的聚合物与RGD短肽混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入京尼平(pH 7，0.1wt％)，在80℃条件下，反应2h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
按照上述方法和抗凝聚合物A(如实施例1的合成例1～3)，制得目标封堵器4-1、4-2、4-3。
对本实施例提供的目标封堵器4-1、4-2、4-3以及未经表面处理的聚对二氧环己酮材料分别进行对比实验，试验结果表明(附图省略)：本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的抗血小板黏附与聚集能力；本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的内皮细胞亲和能力。
实施例5
一种可实现可降解封堵器抗凝血及快速内皮化的涂层及其制备方法，包含以下步骤：
(1)采用高锰酸钾处理液对可降解封堵器材料(聚对二氧环己酮)进行处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)以水为溶剂，将步骤(2)所得的聚合物与RGD短肽混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入京尼平(pH 7，0.1wt％)，在80℃条件下，反应2h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
按照上述方法和抗凝聚合物A(如实施例1的合成例1～3)，制得目标封堵器5-1、5-2、5-3。
对本实施例提供的目标封堵器5-1、5-2、5-3以及未经表面处理的聚对二氧环己酮材料分别进行对比实验，试验结果表明(附图省略)：本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的抗血小板黏附与聚集能力；本实施例涂层改性可以有效提升可降解封堵器的内皮细胞亲和能力。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层，其特征在于，包括带有抗凝功能的聚合物A、具有促内皮修复功能的功能物质B以及可降解封堵器表面修饰的羟基官能团，所述聚合物A和功能物质B经交联剂与羟基官能团连接。
2.如权利要求1所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层，其特征在于：所述聚合物A是由如下单体中的2种或多种通过自由基聚合方式制备而成：甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱、甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰氨丙基盐酸盐、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，所用单体的浓度范围为0.01wt％-1wt％，所用引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯或偶氮二异丁腈。
3.如权利要求1所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层，其特征在于：所述功能物质B为含有羧基或氨基官能团的物质。
4.如权利要求3所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层，其特征在于：所述功能物质B为RGD短肽、透明质酸、聚氨基酸、明胶、弹性蛋白、胶原蛋白、层粘连蛋白、细胞生长因子中的一种或多种。
5.如权利要求1～4任意一项所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对可降解封堵器材料进行等离子体或强氧化剂处理，获得羟基官能团；
(2)通过自由基聚合的方式制备携带有抗凝功能的聚合物A；
(3)将步骤(2)所得的聚合物与促内皮修复的功能物质B混合，作为涂层配方液；
(4)将步骤(1)所得的可降解封堵器材料浸没到步骤(3)所得的涂层配方液中，加入交联剂，在50～100℃条件下，反应0.1h～24h取出，用去离子水清洗干燥后，即获得目标封堵器。
6.如权利要求5所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述等离子体为氧等离子或空气等离子体，所述强氧化剂为高锰酸钾处理液、浓硫酸处理液体、浓硝酸处理液中的一种或多种混合物。
7.如权利要求5所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层的制备方法，其特征在于：所述可降解封堵器的材料采用聚乳酸、聚对二甲基羟己酮、聚对二氧环己酮、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚己内酯、聚氨酯中的一种或多种。
8.如权利要求5所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述涂层配方液的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中一种或多种，聚合物A及功能物质B的含量分别为0.01wt％～1wt％、0.05～2wt％。
9.如权利要求1所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述交联剂为茶多酚类、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、戊二醛、京尼平中的一种或多种，交联剂工作pH 5～10，交联剂浓度0.01wt％～1wt％。
10.如权利要求1～4任意一项所述的可降解封堵器抗凝血及快速内皮化涂层在左心耳封堵器、房间隔、室间隔封堵器、卵圆孔未闭封堵器上的应用。
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