CN115006610A - 肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用 - Google Patents

肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115006610A
CN115006610A CN202210651803.8A CN202210651803A CN115006610A CN 115006610 A CN115006610 A CN 115006610A CN 202210651803 A CN202210651803 A CN 202210651803A CN 115006610 A CN115006610 A CN 115006610A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ecmo
heparin
connecting pipe
solution
sodium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210651803.8A
Other languages
English (en)
Inventor
向哲
方臻飞
张效凯
唐建军
王永强
胡信群
曹镇财
黄亿源
颜世平
唐亮
成正辉
周胜华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
APT MEDICAL Inc
Second Xiangya Hospital of Central South University
Original Assignee
APT MEDICAL Inc
Second Xiangya Hospital of Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by APT MEDICAL Inc, Second Xiangya Hospital of Central South University filed Critical APT MEDICAL Inc
Priority to CN202210651803.8A priority Critical patent/CN115006610A/zh
Publication of CN115006610A publication Critical patent/CN115006610A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/06—Use of macromolecular materials
    • A61L33/08—Polysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/0005—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/0005—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L33/0011—Anticoagulant, e.g. heparin, platelet aggregation inhibitor, fibrinolytic agent, other than enzymes, attached to the substrate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/02—Use of inorganic materials
    • A61L33/027—Other specific inorganic materials not covered by A61L33/022 or A61L33/025
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L33/00—Antithrombogenic treatment of surgical articles, e.g. sutures, catheters, prostheses, or of articles for the manipulation or conditioning of blood; Materials for such treatment
    • A61L33/04—Use of organic materials, e.g. acetylsalicylic acid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
    • A61L2300/23—Carbohydrates
    • A61L2300/232—Monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, lipopolysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/42—Anti-thrombotic agents, anticoagulants, anti-platelet agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/606—Coatings

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种肝素药物涂层及其制备方法和在ECMO连接管的应用，要解决的技术问题是提高肝素涂层的长时间抗凝效果。本发明的肝素药物涂层，按质量百分比由以下材料组成：0.1～2％肝素钠，0.2～2％海藻酸钠，1～10％氯化钙、氯化锌、氯化锶或氯化铁，0.01～0.5％二胺，其余为水；所述二胺为乙二胺或己二胺。本发明的制备方法，包括以下步骤：ECMO连接管内表面修饰，配置肝素钠与海藻酸钠溶液，制备肝素药物涂层，制备网状结构。本发明的肝素药物涂层在ECMO连接管的应用。本发明与现有技术相比，肝素涂层拥有良好的生物相容性和抗凝效果，降低医用材料的外表面或内腔对血管的损伤，促进内皮细胞的增长，减少纤维蛋白的吸附和血小板的沉积，提高抗血栓能力。

Description

肝素药物涂层及其制备方法和在ECMO连接管的应用
技术领域
本发明涉及一种医疗用涂层及其制备方法和应用，特别是一种抗凝血涂层及其制备方法和在ECMO连接管的应用。
背景技术
体外膜肺氧合ECMO(Extracorporeal Membrane Oxygenation)被用于严重心肺衰竭的患者，为其提供持续的体外呼吸和循环，挽救了无数生命。ECMO实质是一种改进的人工心脏心肺机，主要由膜式氧合器、血液泵和连接管组成。膜式氧合器用于实现体外呼吸，血液泵具有类似心脏的泵运送功能，可以维持体外呼吸，代替心脏工作，连接管相当于血管，血液流通的路径。连接管作为ECMO的重要组成部分之一，不仅是血液输送通道，而且还是膜式氧合器和血液泵的连接工具。其中，连接管中血栓的形成是ECMO能否运行的重要参数，因此要求连接管材质要具有高化学稳定性和良好的力学性能。聚氯乙烯PVC管是目前应用到ECMO设备中最常使用的材料，普通PVC管由于其憎水表面导致其生物相容性比较差，血液在连接管内腔易凝固沉积，形成血栓，导致连接管堵塞，危害患者生命。所以在使用ECMO时需注射抗凝血剂如肝素、低分子肝素，防止血栓的生成。但是这种方法存在许多弊端，如患者个体对肝素的敏感差异比较大，肝素的量难以把握，不足则起不到抗凝效果，若肝素涂层载药量少，达不到抗凝、防血栓效果〔文献1，聚四氟乙烯(PTFE)表面细胞外基质(ECM)改性固定肝素涂层在小直径血管移植中的应用。Materials Science&Engineering C.2021〕。过量可能会引起难以控制的出血或多器官功能障碍，临床效果很不理想，难以满足医学需求。
ECMO连接管成功的关键是管内腔抗凝涂层的抗凝效果，目前，肝素涂层显示具有良好的抗凝效果，现有技术的肝素涂层主要为三类：物理共混方式，离子键结合的方式和共价键结合的方式。物理共混方式是指基材与肝素共混的方式涂抹在ECMO连接管管道内表面，肝素通过自由扩散从基材的孔缝中被释放出来，由于无结合力的作用，肝素分子很容易脱落，不具有长时间抗凝的效果。离子键结合的方式是指利用肝素是一种酸性粘多糖，表面带有大量负电荷的属性，先将ECMO连接管管材内表面涂覆带正电荷的阳离子聚合物，再涂覆肝素，使阳离子聚合物与肝素通过离子键结合，形成一层肝素与阳离子聚合物涂层，由于是离子键结合，在亲水蛋白结合和血流冲洗下，肝素涂层不能长时间保存，如肝素钠、海藻酸钠与Ca2+膜结合，形成离子交联的网状结构。共价键结合的方式是指利用肝素分子上存在大量的羧基和羟基官能团，先将ECMO连接管管材内表面活化使其表面官能化，再与肝素反应，形成共价键，由于肝素分子官能团较多，与管材内材料表面结合过于牢固，容易导致肝素分子的构象发生改变，肝素分子失去抗凝效果，如肝素钠上的羧基与二胺类的氨基共价结合。另外，现有技术的肝素涂层稳定性差，肝素药物释放时间短(文献2，肝素涂层体外循环管道抗凝血性能的研究(杨剑，生物医学工程与临床，第2期，第100-103页)，且肝素涂层的制备工艺复杂，成本高。
CN 111544646 A公开的表面接枝肝素涂层的小口径人工血管及其制备方法，以小口径血管为基底，基底表面先浸泡于多巴胺溶液中反应，涂覆多层聚多巴胺涂层，随后与聚乙烯亚胺经化学键结合接枝，最后利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)活化肝素，通过酰胺键结合获得肝素化表面。存在制备工艺复杂，成本高的不足，
CN 101732765A公开的生物型高交联网状缓释ECMO涂层材料及其制备方法与应用，由带负电荷的天然生物多糖高分子与达到一定治疗浓度的抗凝血物质相组合形成的复合物，存在肝素涂层抗凝时间不够长的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种肝素药物涂层及其制备方法和在ECMO连接管的应用，要解决的技术问题是提高肝素涂层的长时间抗凝效果。
本发明采用以下技术方案：一种肝素药物涂层，按质量百分比由以下材料组成：0.1～2％肝素钠，0.2～2％海藻酸钠，1～10％氯化钙、氯化锌、氯化锶或氯化铁，0.01～0.5％二胺，其余为水；所述二胺为乙二胺或己二胺。
本发明的肝素钠和海藻酸钠的离子键与Ca2+、Zn2+、Sr2+或Fe2+替换交联，形成离子键网状结构；所述二胺中的氨基与海藻酸钠和肝素钠共价羧基，形成共价键交联的网状结构；所述离子键与共价键无规则交联形成交联网络状膜层，交联网络状膜层厚度为1um，经Ca2+、Zn2+、Sr2+或Fe2+薄膜涂覆在聚氯乙烯PVC管道内表面上。
本发明的肝素药物涂层按质量百分比由以下材料组成：0.1～2％肝素钠，0.2～2％海藻酸钠，1～10％氯化钙，0.01～0.5％己二胺，其余为水。
本发明的肝素药物涂层，采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
一、ECMO连接管的清洗与表面处理
室温下，将ECMO连接管一端封口，注入4mL，浓度为0.5g/mL的洗洁精水溶液，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，用纯化水冲洗3次,自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管；
二、采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管
将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管；
三、ECMO连接管内表面修饰
将0.05g/mLCaCl2溶液灌注到浸泡后的ECMO连接管中，封口，在幅度40mm，频率60r/min条件下，恒温振动2小时，室温下自然干燥24h，再重复灌注、干燥2次，使得ECMO连接管内表面固定有一层Ca2+薄膜；
四、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
称取500mg海藻酸钠，放入装有100g纯化的水烧杯中，转速200r/min下，搅拌2h，得到海藻酸钠溶液；
称取300mg肝素钠，放入海藻酸钠溶液中，转速200r/min下，搅拌1h，得到肝素钠与海藻酸钠溶液；
五、制备肝素药物涂层
将肝素钠与海藻酸钠溶液在转速200r/min下，搅拌2h，灌注到内表面固定有一层Ca2+薄膜(4)的ECMO连接管中，两端封口，直接放置到25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，自然干燥24h，得到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管；
六、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的乙二胺或己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，乙二胺或己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，得到肝素药物涂层。
本发明的肝素药物涂层的制备方法，包括以下步骤：
一、ECMO连接管内表面修饰
室温下，将0.05g/mLCaCl2溶液灌注到浸泡后的ECMO连接管中，封口，在幅度40mm，频率60r/min条件下，恒温振动2小时，室温下自然干燥24h，再重复灌注、干燥2次，使得ECMO连接管内表面固定有一层Ca2+薄膜；
二、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
称取500mg海藻酸钠，放入装有100g纯化的水烧杯中，转速200r/min下，搅拌2h，得到海藻酸钠溶液；
称取300mg肝素钠，放入海藻酸钠溶液中，转速200r/min下，搅拌1h，得到肝素钠与海藻酸钠溶液；
三、制备肝素药物涂层
将肝素钠与海藻酸钠溶液在转速200r/min下，搅拌2h，灌注到内表面固定有一层Ca2+薄膜(4)的ECMO连接管中，两端封口，直接放置到25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，自然干燥24h，得到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管；
四、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的乙二胺或己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，乙二胺或己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，得到肝素药物涂层。
本发明的方法，所述ECMO连接管内表面修饰前，采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管，将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管。
本发明的方法，所述采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管前，进行清洗与表面处理，将ECMO连接管一端封口，注入4mL，浓度为0.5g/mL的洗洁精水溶液，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，用纯化水冲洗3次,自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管。
本发明的肝素药物涂层的制备方法，包括以下步骤：
一、ECMO连接管的清洗与表面处理
室温下，将4mL浓度为0.4g/mL洗洁精溶液，注入一端封口的ECMO连接管中，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管；
二、采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管
将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，然后倒出酒精，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管；
三、ECMO连接管内表面修饰
将浓度为0.8g/mL的ZnCl溶液10mL，灌注到一端封口浸泡后的ECMO连接管中，在40℃振荡水浴锅中，频率60r/min，恒温振动45min，重复2次，室温下自然干燥24h，得到ZnCl处理的ECMO连接管；
四、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
配置1.2％的海藻酸钠溶液后，加入500mg肝素钠，转速200r/min下，搅拌30min，得到肝素钠与海藻酸钠溶液；
五、制备肝素药物涂层
将ZnCl处理的ECMO连接管一端封口，灌注配置好的海藻酸钠与肝素钠溶液，封口，40℃恒温8h，得到肝素涂层ECMO连接管；
六、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min条件下，振荡反应12h，使己二胺中氨基与海藻酸钠、肝素钠共价羧基形成共价键交联的网状结构，得到肝素钠、海藻酸钠的离子键和共价键与Ca2+交联的交联网络状膜层2，肝素药物涂层。
本发明的肝素药物涂层的制备方法，包括以下步骤：
一、ECMO连接管的清洗与表面处理，乙醇溶液浸泡；
二、ECMO连接管内腔附一层均匀致密的Zn2+膜，用二价或三价离子交联，附膜溶液可以硫酸盐、硝酸盐、氯化盐，干燥；
三、配制1～2％的海藻酸钠溶液，加入0.1～1g肝素钠，制得离子交联所需溶液；
四、将离子交联所需溶液覆膜于步骤二备用的ECMO连接管的管内腔；
五、配制共价涂层反应液，用二胺进行共价交联，用于共价交联的二胺可以为乙二胺、己二胺，用量根据ECMO连接管的管内壁的羧基含量来确定，羧基含量优势根据海藻酸钠和肝素钠的含量确定；
六、将共价涂层反应液灌注入步骤四的ECMO连接管中进行交联涂层反应。
本发明所述的肝素药物涂层在ECMO连接管的应用。
本发明与现有技术相比，肝素涂层采用离子键与共价键相结合，提高基材表面药物涂层肝素钠的负载量和肝素涂层的稳定性，拥有良好的生物相容性和抗凝效果，满足ECMO连接管中长期使用要求，提高手术成功率，可以应用到医用材料的外表面或内腔，可以降低医用材料的外表面或内腔对血管的损伤，促进内皮细胞的增长，还可以减少纤维蛋白的吸附和血小板的沉积，提高抗血栓能力，制备工艺简单，成本低，适应于血液接触时间长的医用材料。
附图说明
图1是本发明的肝素药物涂层与ECMO连接管的截面示意图。
图2是Ca2+、海藻酸钠、肝素钠和二胺的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的肝素药物涂层，按质量百分比由以下材料组成：0.1～2％肝素钠、0.2～2％海藻酸钠、1～10％氯化钙、0.01～0.5％二胺，其余为水。
氯化钙中的钙可以用Zn2+、Sr2+、Fe2+替换。
二胺为乙二胺或己二胺。
如图1所示，肝素钠1和海藻酸钠的离子键和共价键与Ca2+交联形成交联网络状膜层2，交联网络状膜层2厚度为1um，经Ca2+薄膜4涂覆在聚氯乙烯PVC管道内表面3上。
如图2所示，ECMO连接管具有PVC管道内表面3，PVC管道内表面3上附着有Ca2+薄膜4，Ca2+薄膜4上形成有交联网络状膜层2。交联网络状膜层2结构为：肝素钠和海藻酸钠的离子键与Ca2+交联，形成离子键网状结构，己二胺5中的氨基与海藻酸钠6和肝素钠7共价羧基，形成共价键交联的网状结构，肝素钠和海藻酸钠的离子键与共价键无规则交联形成交联网络状膜层2。
离子键结合方式：海藻酸钠与肝素钠中的钠离子易与二价阳离子发生置换反应，通过Ca2作为中间连接体，将海藻酸钠与肝素钠连接起来，二价Ca2+一边与肝素钠中钠离子进行置换连接，另一边与海藻酸钠中钠离子进行置换连接，形成交联状的聚合物网状结构。
共价键结合方式：肝素钠分子结构中存在许多活性基团，比如-OH、-COO-、-NH2、-OSO3-，海藻酸钠中也存在许多-COO-基团,在催化剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC和N-羟基琥珀酰亚胺NHS活化下，肝素钠和海藻酸钠中的羧基与二胺中的氨基发生酰胺反应形成酰胺键，得到共价键交联的肝素涂层(文献3，等离子处理电纺聚(l-丙交酯)纤维支架上肝素的偶联，Journal of Biomedical Materials Research Part A，2014,102(5):1408-1414)。
肝素钠是一种天然存在的线性多糖，存在大量磺酸基团，可为体外膜肺氧合ECMO的管内表面提供血液抗凝的表面活性，抗凝效果好坏与肝素钠中的五糖序列有着密切的关系。五糖序列为葡萄糖磺酸、葡萄糖醛酸、艾杜糖磺醛酸以1→4连接，构成五糖序列。肝素链中的五糖序列与抗凝血酶Ⅲ(ATⅢ)具有高度的亲和性,抗凝血酶Ⅲ是血凝过程中的丝氨酸蛋白酶,可以抑制凝血酶(Ⅱa)及Xa,它可以通过暴露的活性中心环以底物的形式与凝血酶的活性中心结合,形成一个紧密的不可逆的复合物,是凝血酶的一种抑制剂。当抗凝血酶Ⅲ与肝素结合后可使ATⅢ与凝血酶的反应速度加快，增加至没有肝素参与时的几千倍,可有效地抑制血液凝固过程。
海藻酸钠是一种无毒的天然食品增稠剂，在酸性条件下，-COO-转变成-COOH，电离度降低，海藻酸钠的亲水性降低，分子链收缩；在碱性条件下-COOH基团不断解离，海藻酸钠的亲水性增加，分子链伸展。所以海藻酸钠具有良好的生物相容性。当有Ca2+、Zn2+、Sr2+二价阳离子存在时，G单元的Na+与二价阳离子发生离子交换反应，形成交联网络结构，从而形成水凝胶。
原理一，首先，Ca2+、Zn2+、Sr2+以物理吸附的方式在基材表面形成一层二价阳离子薄膜，然后海藻酸钠与肝素钠中的钠离子与二价阳离子通过置换反应形成一张网状交联的聚合物膜固定在基材表面。
原理二，以二胺类化合物为连接剂，通过酰胺化反应将肝素钠、海藻酸钠中的羧基与二胺中的氨基共价键方式相连。
本发明结合肝素钠优异的抗凝效果和海藻酸钠良好的生物相容性，以钙离子离子交联，乙二胺共价键交联(离子交联与共价交联的协同)的涂层，应用到ECMO连接管内腔上。
本发明的肝素药物涂层采用以下方法制备得到，包括以下步骤；
一、ECMO连接管的清洗与表面处理
室温(25℃)下，将ECMO连接管一端封口，注入4mL，浓度为0.5g/mL的洗洁精水溶液，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，然后，用纯化水冲洗3次,自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管。
本步骤清理灰尘和水溶性物质,为在ECMO连接管内制备肝素涂层提供干净的内表面。
二、采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管
将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，然后倒出酒精，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管。
本步骤清洗油溶性杂质，为在ECMO连接管内制备肝素涂层提供干净的内表面。
三、ECMO连接管内表面修饰
将0.05g/mLCaCl2溶液灌注到浸泡后的ECMO连接管中，封口，在幅度40mm，频率60r/min条件下，恒温振动2h，室温下自然干燥24h，再重复灌注、干燥2次，总共灌注、干燥3次，使得ECMO连接管内附着Ca2+薄膜4，ECMO连接管内表面固定一层Ca2+薄膜。
本步骤在ECMO连接管内提供一层肝素药物可附着的Ca2+薄膜基底。
四、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
称取500mg海藻酸钠，放入装有100g纯化的水烧杯中，转速200r/min下，搅拌2h，得到海藻酸钠溶液。
称取300mg肝素钠，放入海藻酸钠溶液中，转速200r/min下，搅拌1h，得到肝素钠与海藻酸钠溶液。
本步骤制备带有肝素的反应溶液。
五、制备肝素药物涂层
将肝素钠与海藻酸钠溶液在转速200r/min下，搅拌2h，得到均匀的药物涂层材料，将药物涂层材料灌注到内表面固定有一层Ca2+薄膜4的ECMO连接管中，两端封口，直接放置到25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min条件下，振荡反应12h，使海藻酸钠、肝素钠与Ca2+在ECMO连接管内表面附着有Ca2+薄膜4上形成一层离子键交联网络状膜，自然干燥24h，得到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管。
本步骤制备离子键网状结构，得到离子键交联的带有肝素涂层的ECMO抗凝连接管。
六、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min条件下，振荡反应12h，使己二胺中氨基与海藻酸钠、肝素钠共价羧基形成共价键交联的网状结构，得到肝素钠、海藻酸钠的离子键和共价键与Ca2+交联的交联网络状膜层2，肝素药物涂层。
本步骤制备共价键网状结构；肝素分子和海藻酸钠中羧基通过EDC和NHS的活化，活化的羧基与二胺中氨基酰胺反应，共价键无规则交联形成交联网络状膜层2，得到肝素药物涂层。
实施例1
一、ECMO连接管的清洗与表面处理
室温下，将4mL浓度为0.4g/mL洗洁精溶液，注入一端封口的ECMO连接管中，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管。
清洁、干燥ECMO连接管，清理飞尘。
二、采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管
将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，然后倒出酒精，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管。
有机溶剂清理不溶于水的污渍。
三、ECMO连接管内表面修饰
将浓度为0.8g/mL的ZnCl溶液10mL，灌注到一端封口浸泡后的ECMO连接管中，在40℃振荡水浴锅中，频率60r/min，恒温振动45min，重复2次，室温下自然干燥24h，得到ZnCl处理的ECMO连接管。
四、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
配置1.2％的海藻酸钠溶液后，加入500mg肝素钠，转速200r/min下，搅拌30min，得到肝素钠与海藻酸钠溶液。
五、制备肝素药物涂层
将ZnCl处理的ECMO连接管一端封口，灌注配置好的海藻酸钠与肝素钠溶液，封口，40℃恒温8h，得到肝素涂层ECMO连接管。
六、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min条件下，振荡反应12h，使己二胺中氨基与海藻酸钠、肝素钠共价羧基形成共价键交联的网状结构，得到肝素钠、海藻酸钠的离子键和共价键与Ca2+交联的交联网络状膜层2，肝素药物涂层。
实施例2
一、ECMO连接管的清洗与表面处理，乙醇溶液浸泡。
二、ECMO连接管内腔附一层均匀致密的Zn2+膜，用二价或三价离子交联，附膜溶液可以硫酸盐、硝酸盐、氯化盐，干燥，备用。
三、配制1～2％的海藻酸钠溶液，加入0.1～1g肝素钠，制得离子交联所需溶液。
四、将离子交联所需溶液覆膜于步骤二备用的ECMO连接管的管内腔。
五、配制共价涂层反应液，用二胺进行共价交联，用于共价交联的二胺可以为乙二胺、己二胺，用量根据ECMO连接管的管内壁的羧基含量来确定，羧基含量优势根据海藻酸钠和肝素钠的含量确定。
六、将共价涂层反应液灌注入步骤四的ECMO连接管中进行交联涂层反应。
在实施例2中没有记载的参数与实施例1相同。
本发明得到肝素钠、海藻酸钠的离子键和共价键交联的肝素药物涂层，采用紫外分光光度计，测定涂层表面肝素钠药物的含量。首先，建立肝素钠浓度与吸光度的相关曲线，通过标准曲线定量分析，得到涂层负载量大于30ug/cm2。其次，通过蠕动泵搭建了体外模拟循环装置，体外循环释放一个月，结果表明本发明的肝素药物涂层具有良好的稳定性，基本无脱落。最后，采用甲苯胺蓝检查循环一个月后涂层肝素的分布，结果表明，循环一个月后，ECMO连接管甲苯胺蓝染色后出现许多紫色肝素与甲苯胺蓝络合物。
本发明的肝素药物涂层在ECMO连接管的应用。
本发明的肝素药物涂层离子键与共价键相结合，结合了离子键肝素活性高，共价键结合稳定的优点，使涂层肝素钠的负载量升高和肝素涂层的稳定性增加，从而拥有良好的生物相容性和抗凝效果。磺酸基团的含量可以降低医用材料的外表面或内腔对血管的损伤，抑制内皮细胞的增长。体外模拟循环一个月后，甲苯胺蓝染色后，涂层表面存在大量紫色肝素与甲苯胺蓝络合物，说明本发明的肝素药物涂层满足ECMO连接管长时间使用要求，减少纤维蛋白的吸附和血小板的沉积，提高抗血栓能力。
本发明与现有技术相比，肝素固定的方式结合了共价键固定牢固和离子键结合有效活性高的特点，解决肝素负载量低，结合部牢固问题，提高了肝素药物涂层的长时间抗凝血效果，而且制备方法简单，容易控制，成本低。

Claims (10)

1.一种肝素药物涂层，其特征在于：所述肝素药物涂层按质量百分比由以下材料组成：0.1～2％肝素钠，0.2～2％海藻酸钠，1～10％氯化钙、氯化锌、氯化锶或氯化铁，0.01～0.5％二胺，其余为水；所述二胺为乙二胺或己二胺。
2.根据权利要求1所述的肝素药物涂层，其特征在于：所述肝素钠(7)和海藻酸钠(6)的离子键与Ca2+、Zn2+、Sr2+或Fe2+替换交联，形成离子键网状结构；所述二胺(5)中的氨基与海藻酸钠(6)和肝素钠(7)共价羧基，形成共价键交联的网状结构；所述离子键与共价键无规则交联形成交联网络状膜层(2)，交联网络状膜层(2)厚度为1um，经Ca2+、Zn2+、Sr2+或Fe2+薄膜(4)涂覆在聚氯乙烯PVC管道内表面(3)上。
3.根据权利要求2所述的肝素药物涂层，其特征在于：所述肝素药物涂层按质量百分比由以下材料组成：0.1～2％肝素钠，0.2～2％海藻酸钠，1～10％氯化钙，0.01～0.5％己二胺，其余为水。
4.根据权利要求1所述的肝素药物涂层，采用以下方法制备得到，包括以下步骤：
一、ECMO连接管的清洗与表面处理
室温下，将ECMO连接管一端封口，注入4mL，浓度为0.5g/mL的洗洁精水溶液，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，用纯化水冲洗3次,自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管；
二、采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管
将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管；
三、ECMO连接管内表面修饰
将0.05g/mLCaCl2溶液灌注到浸泡后的ECMO连接管中，封口，在幅度40mm，频率60r/min条件下，恒温振动2小时，室温下自然干燥24h，再重复灌注、干燥2次，使得ECMO连接管内表面固定有一层Ca2+薄膜；
四、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
称取500mg海藻酸钠，放入装有100g纯化的水烧杯中，转速200r/min下，搅拌2h，得到海藻酸钠溶液；
称取300mg肝素钠，放入海藻酸钠溶液中，转速200r/min下，搅拌1h，得到肝素钠与海藻酸钠溶液；
五、制备肝素药物涂层
将肝素钠与海藻酸钠溶液在转速200r/min下，搅拌2h，灌注到内表面固定有一层Ca2+薄膜(4)的ECMO连接管中，两端封口，直接放置到25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，自然干燥24h，得到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管；
六、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的乙二胺或己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，乙二胺或己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，得到肝素药物涂层。
5.一种肝素药物涂层的制备方法，包括以下步骤：
一、ECMO连接管内表面修饰
室温下，将0.05g/mLCaCl2溶液灌注到浸泡后的ECMO连接管中，封口，在幅度40mm，频率60r/min条件下，恒温振动2小时，室温下自然干燥24h，再重复灌注、干燥2次，使得ECMO连接管内表面固定有一层Ca2+薄膜；
二、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
称取500mg海藻酸钠，放入装有100g纯化的水烧杯中，转速200r/min下，搅拌2h，得到海藻酸钠溶液；
称取300mg肝素钠，放入海藻酸钠溶液中，转速200r/min下，搅拌1h，得到肝素钠与海藻酸钠溶液；
三、制备肝素药物涂层
将肝素钠与海藻酸钠溶液在转速200r/min下，搅拌2h，灌注到内表面固定有一层Ca2+薄膜(4)的ECMO连接管中，两端封口，直接放置到25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，自然干燥24h，得到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管；
四、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的乙二胺或己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，乙二胺或己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min，振荡反应12h，得到肝素药物涂层。
6.根据权利要求5所述的肝素药物涂层的制备方法，其特征在于：所述ECMO连接管内表面修饰前，采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管，将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管。
7.根据权利要求6所述的肝素药物涂层的制备方法，其特征在于：所述采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管前，进行清洗与表面处理，将ECMO连接管一端封口，注入4mL，浓度为0.5g/mL的洗洁精水溶液，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，用纯化水冲洗3次,自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管。
8.一种肝素药物涂层的制备方法，包括以下步骤：
一、ECMO连接管的清洗与表面处理
室温下，将4mL浓度为0.4g/mL洗洁精溶液，注入一端封口的ECMO连接管中，功率密度600w/cm2，超声清洗2h，纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到清洗后的ECMO连接管；
二、采用乙醇溶液浸泡ECMO连接管
将清洗后的ECMO连接管一端封口，注入浓度99％的酒精浸泡2h，然后倒出酒精，用纯化水冲洗3次，自然干燥24h，得到浸泡后的ECMO连接管；
三、ECMO连接管内表面修饰
将浓度为0.8g/mL的ZnCl溶液10mL，灌注到一端封口浸泡后的ECMO连接管中，在40℃振荡水浴锅中，频率60r/min，恒温振动45min，重复2次，室温下自然干燥24h，得到ZnCl处理的ECMO连接管；
四、配置肝素钠与海藻酸钠溶液
配置1.2％的海藻酸钠溶液后，加入500mg肝素钠，转速200r/min下，搅拌30min，得到肝素钠与海藻酸钠溶液；
五、制备肝素药物涂层
将ZnCl处理的ECMO连接管一端封口，灌注配置好的海藻酸钠与肝素钠溶液，封口，40℃恒温8h，得到肝素涂层ECMO连接管；
六、制备网状结构
将浓度为0.3mol/L的己二胺溶液灌注到有肝素药物涂层的ECMO抗凝连接管中，己二胺溶液中含有EDC 0.3mol/L、0.6mol/L NHS，两端封口，置于25℃恒温水浴振荡器中，幅度40mm，频率60r/min条件下，振荡反应12h，使己二胺中氨基与海藻酸钠、肝素钠共价羧基形成共价键交联的网状结构，得到肝素钠、海藻酸钠的离子键和共价键与Ca2+交联的交联网络状膜层2，肝素药物涂层。
9.一种肝素药物涂层的制备方法，包括以下步骤：
一、ECMO连接管的清洗与表面处理，乙醇溶液浸泡；
二、ECMO连接管内腔附一层均匀致密的Zn2+膜，用二价或三价离子交联，附膜溶液可以硫酸盐、硝酸盐、氯化盐，干燥；
三、配制1～2％的海藻酸钠溶液，加入0.1～1g肝素钠，制得离子交联所需溶液；
四、将离子交联所需溶液覆膜于步骤二备用的ECMO连接管的管内腔；
五、配制共价涂层反应液，用二胺进行共价交联，用于共价交联的二胺可以为乙二胺、己二胺，用量根据ECMO连接管的管内壁的羧基含量来确定，羧基含量优势根据海藻酸钠和肝素钠的含量确定；
六、将共价涂层反应液灌注入步骤四的ECMO连接管中进行交联涂层反应。
10.一种权利要求1至4中任一所述的肝素药物涂层在ECMO连接管的应用。
CN202210651803.8A 2022-06-10 2022-06-10 肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用 Pending CN115006610A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210651803.8A CN115006610A (zh) 2022-06-10 2022-06-10 肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210651803.8A CN115006610A (zh) 2022-06-10 2022-06-10 肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115006610A true CN115006610A (zh) 2022-09-06

Family

ID=83073915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210651803.8A Pending CN115006610A (zh) 2022-06-10 2022-06-10 肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115006610A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270046A (en) * 1988-09-27 1993-12-14 Ube Industries, Ltd. Heparin bound anti-thrombotic material
CN101156970A (zh) * 2007-04-10 2008-04-09 哈尔滨工业大学 超稳定血管内支架抗凝血涂层的制备方法
CN110028692A (zh) * 2019-03-14 2019-07-19 江苏赛腾医疗科技有限公司 一种基于离子键-共价键协同表面肝素化抗凝血医用装置的制备方法
CN114106493A (zh) * 2022-01-24 2022-03-01 山东大学 一种肝素化pvc材料、其制备方法及作为医疗器械的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270046A (en) * 1988-09-27 1993-12-14 Ube Industries, Ltd. Heparin bound anti-thrombotic material
CN101156970A (zh) * 2007-04-10 2008-04-09 哈尔滨工业大学 超稳定血管内支架抗凝血涂层的制备方法
CN110028692A (zh) * 2019-03-14 2019-07-19 江苏赛腾医疗科技有限公司 一种基于离子键-共价键协同表面肝素化抗凝血医用装置的制备方法
CN114106493A (zh) * 2022-01-24 2022-03-01 山东大学 一种肝素化pvc材料、其制备方法及作为医疗器械的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘东等: "海藻酸钠交联肝素涂层在体外循环及人工心肺支持装置管路中的应用" *
马艳等: "共价交联的肝素/海藻酸盐水凝胶表面修饰膨体聚四氟乙烯人工血管" *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Linhardt et al. Immobilization of heparin: approaches and applications
CN102725008B (zh) 用于消除体液中的生物学有害物质的装置
Chandy et al. Prostaglandin E1‐immobilized poly (vinyl alcohol)‐blended chitosan membranes: Blood compatibility and permeability properties
CN106730051B (zh) 抗凝血高分子生物材料及其制备方法和应用
US5840190A (en) Surface modified biocompatible membranes
CN101531740B (zh) 交联壳聚糖表面构建仿细胞外层膜结构的方法
EP0947205A2 (en) Method for making biocompatible medical article
US5098977A (en) Methods and compositions for providing articles having improved biocompatability characteristics
CN112316218A (zh) 一种两性离子聚合物与肝素复合涂层和制备方法及其应用
JPH0145373B2 (zh)
CN101905034B (zh) 生物多糖自组装修饰的壳聚糖抗菌生物材料的制备方法
AU1716301A (en) Biocompatible medical articles and process for their production
CN113304332A (zh) 一种抗凝血涂层及其制备方法
Sefton et al. Appendix E–Chapter II. 5.2–Nonthrombogenic Treatments and Strategies
CA2985414C (en) Functionalized membranes for bioartificial organs
Liu et al. Heparin reduced dialysis through a facile anti-coagulant coating on flat and hollow fiber membranes
WO2023046044A1 (zh) 表面复合接枝磷酰胆碱和肝素抗凝涂层的改性高分子膜材料及其制备方法
Baumann et al. Surface modification of the polymers present in a polysulfone hollow fiber hemodialyser by covalent binding of heparin or endothelial cell surface heparan sulfate: flow characteristics and platelet adhesion
JPH11510399A (ja) 生体材料用の血栓耐性表面処理
CN115006610A (zh) 肝素药物涂层及其制备方法和在ecmo连接管的应用
CA2045186A1 (fr) Materiau composite hemocompatible
Wilson Hemocompatible polymers: preparation and properties
CN101732765B (zh) 生物型高交联网状缓释ecmo涂层材料及其制备方法与应用
EP1272234B1 (fr) Prothese vasculaire impregnee de dextrane reticule
Zhang et al. Surface modification of polyvinyl chloride with sodium alginate/carboxymethyl chitosan and heparin for realizing the anticoagulation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination