CN115998955A - 一种静脉桥的醛铬复合交联方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及静脉移植技术领域,具体提供了一种静脉桥的醛铬复合交联方法,包括如下步骤:分离获得静脉桥,将静脉桥先浸泡于含戊二醛的溶液中交联,清洗后再浸泡于含羟基铬的溶液交联,清洗后得到交联静脉桥,该方法不仅可以提高静脉桥对动脉高压的耐受性,降低静脉壁周向延展性;更加重要的是,显著降低了血管钙化和炎症反应,降低组织免疫原性,且无明显毒性反应。
Description
技术领域
本发明涉及静脉移植技术领域,具体涉及一种静脉桥的醛铬复合交联方法。
背景技术
目前,冠心病发病率位稳居心血管疾病谱第二位,现患人群超过1100万,年死亡人数近百万。而冠状动脉旁路移植(冠脉搭桥,CABG)术是冠心病最有效的治疗方法之一。冠脉搭桥术,顾名思义,是取病人本身的血管(如胸廓内动脉、下肢的大隐静脉等)或者血管替代品,将狭窄冠状动脉的远端和主动脉连接起来,让血液绕过狭窄的部分,到达缺血的部位,改善心肌血液供应,进而达到缓解心绞痛症状,改善心脏功能,提高患者生活质量及延长寿命的目的。其中,大隐静脉是冠脉搭桥应用最多的桥血管。然而,冠脉搭桥术后静脉桥1年再狭窄率为15%,5年再狭窄率为30%,10年再狭窄率高达50%。目前尚无可行、有效预防静脉桥再狭窄的技术。与通畅率最优的乳内动脉比较,大隐静脉外膜胶原疏松,中膜平滑肌细胞及弹力纤维数量显著减少。大隐静脉桥进行性再狭窄的根本原因是薄弱的静脉壁与动脉血流动力学不匹配。目前,临床预防静脉桥再狭窄的技术主要包括“No-touch”大隐静脉获取技术、大隐静脉保存介质技术和血管外支架技术。上述技术方法理论可性,但实践效果不理想,未得到广泛的临床应用。
本实验室早起开发了大隐静脉的戊二醛交联技术,并研究了戊二醛交联对大隐静脉桥外膜的生物力学特性的研究,发现与对照组相比,戊二醛交联在一定程度上增加了大隐静脉血管壁强度,降低了其延展性。然而随着研究深入发现,戊二醛交联后的静脉桥血管钙化和炎症反应较为严重。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中处理后的交联大隐静脉桥血管钙化和炎症反应较为严重的的缺陷,从而提供了一种静脉桥的醛铬复合交联方法。
本发明提供了一种静脉桥的醛铬复合交联,包括如下步骤:
将静脉桥先浸泡于含戊二醛的溶液中交联,清洗后再浸泡于含羟基铬的溶液中交联,清洗后得到交联静脉桥。
进一步地,含戊二醛的溶液中戊二醛的质量百分数为0.03%-0.9%,优选为0.3%。
进一步地,含羟基铬的溶液中羟基铬的质量百分数为0.035%-1.05%,优选为0.35%。
进一步地,静脉桥在含戊二醛的溶液中交联的时间为2-6min,优选为3min。
进一步地,静脉桥在含羟基铬的溶液中交联的时间为2-6min,优选为3min。
其中,浸泡过程中,静脉桥外膜胶原纤维中的氨基和羰基分别与戊二醛的醛基和羟基铬中的羟基形成不可逆的共价化学键,交联的时间即为浸泡时间。
进一步地,所述羟基铬为碱式硫酸铬与碱反应制得,含戊二醛的溶液为含戊二醛的生理盐水溶液或者含戊二醛的水溶液。其中,本发明的水可以采用蒸馏水、纯净水等常规实验用水。上述碱可以采用氢氧化钠、氢氧化钾等常规强碱。
本发明中含羟基铬的溶液采用现有的常规方法制得。例如各实施例和实验例中所采用的含羟基铬的溶液均通过如下方法制得:
(1)取重铬酸钠19g,加入150ml蒸馏水溶解,加入48.3ml浓度为6mol/L的硫酸(密度1.34g/ml),再加入3.26gD-Glucose(葡萄糖),制得含硫酸铬的溶液,反应方程式如下:4Na2Cr2O7+16H2SO4+C6H12O6→4Cr2(SO4)3+4Na2SO4+6CO2↑+22H2O(I)。
(2)取步骤(1)得到的含硫酸铬的溶液加入NaHCO312.18g再加入蒸馏水262g,反应,制得含Cr(OH)SO4的溶液,反应方程式如下:Cr2(SO4)3+2NaHCO3→2Cr(OH)SO4+Na2SO4+2CO2↑(II)。
(3)取步骤(2)含Cr(OH)SO4的溶液100g,用质量分数5%的NaOH溶液,按Cr(OH)SO4和NaOH的质量1:2的比例进行碱式滴定,并加入1.5ml体积百分数为0.1%的Triton X-100,加入蒸馏水稀释,最终得到质量分数为1.4%的羟基铬(Cr(OH)3)溶液,反应方程式如下:Cr(OH)SO4+2NaOH→Cr(OH)3+Na2SO4(III)。
(4)以1.4%的Cr(OH)3溶液作为基础应用液,本发明所用其他浓度的羟基铬均为基础应用液加蒸馏水稀释所得。
进一步地,所述静脉桥为大隐静脉桥或者小隐静脉桥。
本发明中的静脉桥可采用现有常规方式获取,例如,常规开放式获取或腔镜辅助下微创获取或者采用非接触性(即no-touch)方式获取等。
进一步地,所述静脉桥为冠状动脉旁路移植(CABG)术或CABG联合其他心脏手术中收集。其他心脏手术为常规心脏手术,例如先心手术、瓣膜手术、、心脏大血管手术等。
进一步地,在浸泡之前用外科剪刀清除静脉桥周围的脂肪和筋膜。
进一步地,在浸泡之前将静脉桥的一端结扎,从另一端注入肝素化血液或者生理盐水后结扎。无张力充盈,目的在于维持静脉的管状外形。
进一步地,清洗步骤为采用生理盐水为清洗液进行冲洗,优选的,采用流动的生理盐水冲洗2-5次,每次至少持续30s(例如1min、2min、3min或5min)。
本发明技术方案,具有如下优点:
1.本发明提供的静脉桥的醛铬复合交联方法,包括如下步骤:将静脉桥先浸泡于含戊二醛的溶液中交联,清洗后再浸泡于含羟基铬的溶液中交联,清洗后得到交联静脉桥,该方法使静脉桥外膜胶原纤维中氨基和羰基分别与戊二醛的醛基和羟基铬中的羟基形成不可逆的共价化学键,将疏松的束状胶原纤维单体聚合成致密的网格状胶原纤维多聚体。该方法不仅可以提高静脉桥对动脉高压的耐受性,降低静脉壁周向延展性;更加重要的是,显著降低了血管钙化和炎症反应,降低组织免疫原性,且无明显毒性反应。
此外,生物力学测试和高压扩张实验结果显示该技术显著增加了静脉桥的机械强度,提高了静脉桥在动脉循环中耐受性。动物模型实验显示大隐静脉桥外膜醛铬复合交联技术可显著抑制静脉桥再狭窄。
2.本发明提供的静脉桥的醛铬复合交联方法,通过特定浓度的戊二醛和羟基铬并控制交联特定时间,具体为通过控制含戊二醛的溶液中戊二醛的浓度(质量百分数)为0.03%-0.9%,尤其是0.3%;控制含羟基铬的溶液中羟基铬的浓度(质量百分数)为0.035%-1.05%,尤其是0.35%。使得静脉桥生物力学特性与LIMA桥更加接近,而LIMA桥是目前通畅率最好的桥血管材料。
控制在含戊二醛的溶液中交联的时间为2-6min,优选为3min。控制在含羟基铬的溶液中交联的时间为2-6min,优选为3min;更好的在提高静脉桥机械强度的同时降低其致炎和血管钙化等副作用。
3.本发明提供的静脉桥的醛铬复合交联方法改良静脉壁中胶原纤维构象,增强静脉桥机械强度,预防静脉桥再狭窄。该技术通过将外膜疏松的束状胶原纤维单体聚合成致密的网格状胶原纤维多聚体起到了类似“血管外支架”的机械支持作用,又避免异体物质的植入,突破了当前主流应用各种血管外支架预防静脉桥再狭窄的研究瓶颈,变复杂为简单,为防治静脉桥再狭窄提供了新技术。
技术操作简单、廉价、省时,不受静脉桥直径和吻合技术的影响,有利于临床转化;另外,静脉桥的醛铬复合交联技术属于不可逆交联,可永久改善胶原纤维空间构象持续增强血管机械强度,有利于长期改善静脉桥病理重构,提高冠脉搭桥的远期疗效,降低冠脉搭桥术后心血管不良事件风险,减轻患者医疗负担。静脉桥的醛铬复合交联技术可实现静脉桥改良的标准化,交联剂成本低,不会显著增加医疗成本,临床转化意义重大,应用前景广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实验例1中三组大隐静脉(SV)的Von Kossa硝酸银染色图(×40)和HE染色图(×100);
图2是实验例1中三组SV的单位面积钙化比例和炎症细胞计数结果;其中,*表示醛铬复合交联组与对照组比较;#表示醛铬复合交联组与戊二醛组比较;
图3是实验例3中三组SV的Masson染色图和膜增厚结果;I为增生内膜;M为平滑肌层(紫红色),L为血管内膜管腔面,三角形表示内膜与中膜的分界区;
图4是实验例4中A组轴向力学特性曲线;
图5是实验例4中A组周向力学特性曲线;
图6是实验例4中B组轴向力学特性曲线;
图7是实验例4中B组周向力学特性曲线;
图8为A组和B组轴向应力-应变曲线比较结果;
图9为A组和B组周向应力-应变曲线比较结果。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
其中,克氏液为含NaCl 118mmol/L,KCl 4.7mmol/L,CaCl2 2.5mmol/L,KH2PO41.18mmol/L,MgSO4 0.57mmol/L,NaHCO3 14.2mmol/L,葡萄糖5.5mmol/L的溶液。
实施例1
收集冠状动脉旁路移植(CABG)术后剩余的大隐静脉(SV),用外科剪刀仔细清除每根SV周围的脂肪和筋膜,分成长约5cm片段。其中,大隐静脉采用非接触性(即no-touch)方式获取。本实施例对获得的大隐静脉进行醛铬复合交联,具体包括如下步骤:(1)将SV的近心端用4号丝线结扎,远心端连接注射器注入肝素化动脉血(无张力充盈,仅维持静脉的管状外形),然后用4号丝线结扎。(2)室温下先将SV浸泡于100mL含浓度为0.3%(质量百分数)戊二醛的生理盐水中3min,用流动的生理盐水冲洗3次,每次持续1min。然后将SV浸泡于100ml含羟基铬的溶液中3min,用流动的生理盐水冲洗3次,每次持续1min。含羟基铬的溶液的质量分数为0.35%,其中0.35%的Cr(OH)3溶液是1.4%的Cr(OH)3溶液稀释4倍所得。
肝素化动脉的获取:在CABG术中按1mg/kg(体重)剂量的普通肝素经患者的中心静脉注射3min后,从外周动脉压力监测的管路里抽取肝素化动脉血20ml。
实施例2
收集冠状动脉旁路移植(CABG)术后剩余的大隐静脉(SV),用外科剪刀仔细清除每根SV周围的脂肪和筋膜,分成长约5cm片段。其中,大隐静脉采用非接触性(即no-touch)方式获取。本实施例对获得的大隐静脉进行醛铬复合交联,具体为(1)将SV的近心端用4号丝线结扎,远心端连接注射器注入肝素化动脉血(无张力充盈,仅维持静脉的管状外形),然后用4号丝线结扎。(2)室温下先将SV浸泡于100mL含浓度为0.2%(质量百分数)戊二醛的生理盐水中2min,用流动的生理盐水冲洗2次,每次持续2min。然后将SV浸泡于100ml含羟基铬的溶液中4min,用流动的生理盐水冲洗4次,每次持续30s。含羟基铬的溶液的质量分数为0.40%,其中0.40%的Cr(OH)3溶液是1.4%的Cr(OH)3溶液稀释3.5倍所得。肝素化动脉血同实施例1。
实施例3
收集冠状动脉旁路移植(CABG)术后剩余的大隐静脉(SV),用外科剪刀仔细清除每根SV周围的脂肪和筋膜,分成长约5cm片段。其中,大隐静脉采用非接触性(即no-touch)方式获取。本实施例对获得的大隐静脉进行醛铬复合交联,具体为(1)将SV的近心端用4号丝线结扎,远心端连接注射器注入肝素化动脉血(无张力充盈,仅维持静脉的管状外形),然后用4号丝线结扎。(2)室温下先将SV浸泡于100mL含浓度为0.5%(质量百分数)戊二醛的生理盐水中3min,用流动的生理盐水冲洗5次,每次持续1min。然后将SV浸泡于100ml含羟基铬的溶液中2min,用流动的生理盐水冲洗2次,每次持续30s。含羟基铬的溶液的质量分数为0.30%,其中0.30%的Cr(OH)3溶液是1.4%的Cr(OH)3溶液稀释4.7倍所得。肝素化动脉血同实施例1。
对比例1
收集冠状动脉旁路移植(CABG)术后剩余的大隐静脉(SV),用外科剪刀仔细清除每根SV周围的脂肪和筋膜,分成长约5cm片段。其中,大隐静脉采用非接触性(即no-touch)方式获取。本对比例对获得的大隐静脉进行戊二醛交联,具体为:(1)将SV的近心端用4号丝线结扎,远心端连接注射器注入肝素化动脉血(无张力充盈,仅维持静脉的管状外形),然后用4号丝线结扎。(2)室温下将SV浸泡于100mL含浓度为0.3%(质量百分数)戊二醛的生理盐水中进行外膜交联6min,用流动的生理盐水冲洗3次,每次持续1min。
对比例2
收集冠状动脉旁路移植(CABG)术后剩余的大隐静脉(SV),用外科剪刀仔细清除每根SV周围的脂肪和筋膜,分成长约5cm片段。其中,大隐静脉采用非接触性(即no-touch)方式获取。本对比例对获得的大隐静脉没有进行交联处理,具体为:(1)将SV的近心端用4号丝线结扎,远心端连接注射器注入肝素化动脉血(无张力充盈,仅维持静脉的管状外形),然后用4号丝线结扎。(2)室温下将SV浸泡于100mL生理盐水中6min。
实验例1血管钙化检测
1、实验方法
(1)用外科剪刀清除每根SVG周围的脂肪和筋膜,收集冠状动脉旁路移植(CABG)术后剩余的大隐静脉(SV),将大隐静脉片段裁剪成5mm×5mm的血管片,随机分为三组,对照组、戊二醛组和醛铬复合组,每组各12片。醛铬复合组采用实施例1步骤(2)的方法处理,戊二醛组采用对比例1步骤(2)的方法处理,对照组采用对比例2步骤(2)的方法处理。然后将三组的血管片分别保存于50ml含抗生素的生理盐水中(含青霉素400U)。
(2)6周龄SD雄性大鼠36只,随机分为三组,对照组、戊二醛组和羟基铬组各12只,用3%戊巴比妥钠100ul/100g腹腔麻醉后,大鼠背部2cm×2cm区域剃除毛发,碘伏局部消毒后,用手术刀做1cm长皮肤切口,血管钳游离真皮下筋膜组织,制作大小约1cm×1cm皮下囊袋,然后对应的包埋各组上述第(1)项处理后的血管片,最后用4-0丝线缝合切口。饲养4周后,拉颈处死大鼠,沿原切口取出血管片。血管片行Von Kossa硝酸银染色和HE染色,分别观察血管片的钙化和炎症细胞浸润情况。
2、实验结果
Von Kossa硝酸银染色示棕红色组织为沉积的钙盐;HE染色示细胞核染色为蓝褐色表示炎症细胞,从图1中Von Kossa染色可以看出,对照组静脉片可见斑片状钙化灶,戊二醛组可见斑点状钙化灶,而醛铬复合组仅见散在点状钙化灶。HE染色可以看出对照组静脉片可见密集的炎症细胞浸润,醛铬复合组仅见散在的炎症细胞分布,而戊二醛组可见稀疏的炎症细胞浸润,定量结果见表1和图1所示。
表1血管钙化程度和炎症程度结果表
变量 | 对照组 | 戊二醛组 | 醛铬复合组 |
单位面积钙化比例(%) | 52.7±6.4 | 14.3±3.1 | 6.7±1.8*# |
单位面积炎症细胞计数(%) | 82.7±10.4 | 48.3±5.8 | 9.7±1.4*# |
*表示与对照组相比,醛铬复合组具有显著性差异,#与戊二醛组相比,醛铬复合组具有显著性差异。
由上表可知,埋植4周后,醛铬复合交联组静脉片的钙化程度及炎症反应均显著低于对照组(*P<0.001)和戊二醛组(#P<0.001)。该结果表明醛铬复合交联具备抗钙化和降低组织免疫原性作用。
实验例2毒性测试
1、实验材料
参考国家标准GB/T 16886.12-2005制备大隐静脉浸提液,具体为:取实施例1和对比例1交联后的大隐静脉样品,按照样品表面积与浸提液体积比为3cm2/ml的比例,把样品至于生理盐水中在37℃下浸提48小时。取上清液即为浸提液。
2、实验方法
(1)局部毒性反应:6周龄SD雄性大鼠4只,随机分为两组,戊二醛组和醛铬复合组,每组各2只,用3%戊巴比妥钠100ul/100g腹腔麻醉后,背部剃毛,避免刮伤皮肤,用75%酒精清洁皮肤后,在脊柱一侧选取5个点,间隔2cm,每点皮内注射浸提液0.1ml,同样在对侧对称点注射同体积生理盐水,作为对照组。注射后24h、48h、72h观察注射点及周围组织反应,并进行量化评分,无反应记0分,红斑记1分,水肿记2分,坏死记3分。
(2)系统毒性反应:6周龄SD雄性大鼠36只,随机分为3组,对照组、戊二醛组和醛铬复合组,每组各12只,用3%戊巴比妥钠100ul/100g腹腔麻醉后,戊二醛组和醛铬复合组分别腹腔注射样品浸提液2ml,对照组仅腹腔注射生理盐水2ml。注射后观察大鼠的生存情况,并且分别于注射后1天、3天和7天后抽取静脉血样本检测血浆C-反应蛋白和IL-6浓度,并计算平均值。
3、实验结果
(1)局部毒性测试结果
对照组注射位点均无炎症反应,戊二醛组红斑3个,水泡2个;醛铬复合交联组红斑4个,水泡1个。所有注射位点均无坏死。具体评分结果见表1。
表2局部毒性反应结果
分组 | 对照组 | 戊二醛组 | 醛铬复合组 | P |
平均皮损评分 | 0 | 0.7 | 0.6 | >0.05 |
P>0.05表示戊二醛组和醛铬复合组相比差异无统计学意义。
对照组与两个实验组的平均皮损评分差值均≤1.0,表明两个实验组(戊二醛组和醛铬复合组)无明显的局部毒性反应。
(2)系统毒性测试结果
三组大鼠在测试期间均无死亡情况。CRP和IL-6在三组组间无统计差异,仅戊二醛组IL-6显著高于对照组IL-6水平,(111.63±11.04ng/L vs 95.71±14.40ng/L,P=0.006)。醛铬复合组与对照组之间比较均无统计学差异。该结果表明与对照组比较,醛铬复合交联未产生明显的系统毒性反应。与戊二醛组相比,醛铬复合交联组降低了系统毒性反应。
表3三组大鼠系统炎症指标比较。
变量 | 对照组 | 戊二醛组 | 醛铬复合组 | P值 |
CRP(ug/L) | 1620.88±245.80 | 1670.20±102.64 | 1656.45±60.05 | P>0.05 |
IL-6(ng/L) | 95.71±14.40 | <![CDATA[111.63±11.04<sup>#</sup>]]> | 104.19±20.37 | P>0.05 |
注CRP:C-反应蛋白;IL-6:白细胞介素6;#:戊二醛组与对照组比较P<0.05
实验例3
1、实验材料
CABG术中收集45例患者的大隐静脉桥(SVG)片段(长度约15m)。SVG均采用“No-touch”技术获取。获取后将SV保存于含动脉血的肝素盐水中。含动脉血的肝素盐水配置方式为:200ml生理盐水、2500U肝素和20ml动脉血混合,即得,室温23-26℃。所有样本均在获取后1小时内进行体外灌注研究。入选标准:(1)择期手术;(2)肾功能正常,肾小球滤过率(CKD-EPI法)>90ml/min×1.73m2;(3)无糖尿病,大隐静脉曲张及周围血管疾病;(4)无3月内激素药物应用史。
2、实验方法
用外科剪刀仔细清除每根SVG周围的脂肪和筋膜,然后将45例患者的SVG剪成等长3段,每例患者的SVG随机分成3组:对照组、戊二醛组和醛铬复合组,每组各45段。醛铬复合组采用实施例1的方法进行交联处理,戊二醛组采用对比例1的方法进行交联处理,对照组采用对比例2的方法进行未交联的对照处理。
将上述3组处理后的SVG通过硅胶管(长度1m,内径3.2mm)连接于体外灌注系统(由北京理工大学生命学院提供),连续搏动性灌注7天。参数设置:搏动频率80次/min、流量50ml/min、平均灌注压力100mmHg、收缩压/舒张压120±5/90±5mmHg。培养容器和灌注系统为同一溶液介质:RPMI-1640培养基含谷氨酰胺4mmol/L、30wt%胎牛血清、8wt%70KD-右旋糖酐、1wt%抗细菌-抗真菌溶液(青霉素10000U/ml+硫酸链霉素10000ug/ml+两性霉素B25mg/ml+庆大霉素0.5ug/ml),溶液介质每48h更换一次。灌注环境:桓温37℃,pH7.4。整个灌注操作经电脑系统控制,并实时记录血流动力学参数。
将灌注后的所有SVG行Masson染色,测量SVG的内膜及中膜厚度,并计算内膜-中膜增厚比率。其中,内膜-中膜增厚比率为内膜厚度除以中膜厚度所得结果,该指标表示内膜增生的程度,比率越大,内膜增厚程度越大。
3、实验结果
与对照组的静脉比较,戊二醛组和醛铬复合组静脉在搏动灌注后内膜增生明显减轻。Masson染色显示与对照组静脉内膜厚度比较,醛铬复合组静脉内膜厚度均显著低于对照组(36.2±3.6um vs.113.4±14.5um,P<0.05),而且醛铬复合组静脉内膜厚度均显著低于戊二醛组组(36.2±3.6um vs.59.7±8.8um,P<0.05)。醛铬复合静脉平滑肌病变程度也较对照组和戊二醛组有所减轻。与对照组比较,醛铬复合交联可显著降低SVG内膜-中膜增厚比率高达4.3倍;与戊二醛组比较,醛铬复合交联可显著降低SVG内膜-中膜增厚比率达1.8倍(图3)。
实验例4生物力学测试
1、实验材料
CABG术中收集42例患者的大隐静脉桥(SVG)片段(长约10cm)。每例平均分成2段(自体对照减少个体差异影响),1段接受外膜醛铬复合交联,即按照实施例1的方法处理(A组,n=42)。另外1段接受外膜戊二醛交联,即即按照对比例1的方法处理(B组,n=42),保留每个样本两个有效测量数据。
2、实验方法
利用生物力学检测平台测量交联前后大隐静脉样本的生物力学指标,并绘制应力应变曲线图。
试验前样品保存在冷冻环境中,因此在试验开始前将样品取出并置于37℃的生理盐水中进行解冻回温5分钟。待样品恢复弹性,用手术刀将样品沿轴向(血管中心线方向)和圆周方向切割成长14mm左右、宽2mm左右的样条。切割完成后,用游标卡尺对切割后的样条进行测量,记录其原始长度、宽度和厚度。在实际试验中为保证测量的准确性,在测量宽度和厚度时,每个样条选取5个位置进行测量然后取平均值。为了防止样条在拉伸的过程中脱落,每一端的夹具所夹住的样条长度要大于等于2mm,因此后处理阶段,样条的有效长度为原始长度减去被两个夹具夹住的长度。
材料准备完成之后,先对拉伸装置中的拉力传感器进行校准,然后在计算机软件控制界面录入预先测量好的样条的长、宽、厚等数据。将样品条表面用防水的蓝色点作为标记,用拉伸过程中两个蓝色点之间的距离的变化来量化样条的形变。在每个样条正式拉伸之前,先对其进行5次预拉伸试验,预拉伸长度为样条有效长度的2.5%。预拉伸及正式拉伸的速度均设为0.05mm/s。拉伸时样条被放在试验台上置于37℃的生理盐水中,样条旁边放一把刻度尺作为参考,在后续的数据处理中用以求得标记点间的实际距离。拉伸过程中试验台上方的CCD相机会对拉伸过程进行拍照采样。每次试验结束保存由拉力传感器测得的施加在样条上的荷载数据以及拉伸过程中样条的照片。
3、实验数据处理
针对42例大隐静脉样本,本次试验共完成178条大隐静脉样条的拉伸试验,其中,91条醛铬复合交联后大隐静脉样条(A组),86条戊二醛交联的大隐静脉样条(B组),剔除在拉伸过程中表面标记点脱落、模糊、样条从夹具脱落、以及数据保存不全的试验数据,筛选出合理有效的A组大隐静脉数据59个,B组47个。
4、实验结果
(1)试验样条的统计数据如下:
(2)轴向应力-应变曲线比较
图8结果显示:在低应变区(延展率区间1.0-1.4),两组应力-应变曲线基本一致,A组与B组平均弹性杨氏膜量分别为0.536和0.508,P>0.05;在高应变区(延展率区间1.4-1.8),A组曲线比B组区明显左移,A组与B组平均弹性杨氏膜量分别为12.931和8.146,P<0.05。
该结果表明羟基铬复合交联后静脉壁组织强度显著大于戊二醛交联后的大隐静脉,这说明羟基铬复合交联可提高大隐静脉桥对动脉高压的耐受性。
(3)周向应力-应变曲线比较
图9结果显示:在低应变区(延展率区间1.0-1.1),两组应力-应变曲线基本一致,A组与B组平均弹性杨氏膜量分别为0.374MPa和0.305MPa,P>0.05;在高应变区(延展率区间1.1-1.3),静脉周向延展相同程度,A组比B组需要更大拉伸力度,A组与B组平均弹性杨氏膜量分别为18.353MPa和7.840MPa,P<0.05。
该结果表明与戊二醛交联比较,羟基铬复合交联后静脉壁周向延展性明显下降,这说明在相同动脉循环中,羟基铬复合交联可降低大隐静脉桥过度扩张,而大隐静脉过度扩张可导致内皮细胞剥离及功能障碍启动大隐静脉桥再狭窄程序。
实验例5
1、实验方法
左乳内动脉是目前CABG术后通畅率最好的桥血管,收集CABG术中剩余的大隐静脉(SV)和乳内动脉(LIMA)末段(血管材料均采用no-touch方式获取)。用外科剪刀仔细清除每根SV和LIMA周围的脂肪和筋膜,然后将血管样本保存于4℃克式液中,其中SV采用下述方式交联后得到16组交联后的大隐静脉。本实验目的在于考察不同的交联剂浓度对于大隐静脉拉伸性能的影响。交联方法与实施例1基本相同,区别仅在于分别采用不同浓度的含戊二醛的生理盐水(下表简称GA,戊二醛的质量百分数分别为0.03%、0.3%、0.6%和0.9%)和不同浓度的羟基铬溶液(下表简称Cr,羟基铬质量百分数分别0.035%、0.35%和0.7%和1.05%)组合,其他工艺均与实施例1相同,共得到16组交联后的大隐静脉。将各组交联后的大隐静脉与LIMA的生理学特性进行比较。
用手术刀将静脉样本垂直轴向(血管长轴方向)切割成宽2mm左右的血管环。切割完成后,用游标卡尺测量血管环,记录其原始长度、宽度和厚度。在实际实验中为保证测量的准确性,在测量宽度和厚度时,每个血管环选取5个位置进行测量然后取平均值。然后将血管环挂在向相反方向拉伸的挂钩上。所有血管环置于37℃含95%O2和5%CO2的克氏液中进行单轴拉伸测试。
此外,乳内动脉也以同样的方法切成血管环进行拉伸,作为桥血管参照组,进行拉伸测试。
每个血管环正式拉伸之前,先对其进行5次预拉伸试验,预拉伸速度为0.01mm/s,长度为血管环周长的5%。正式拉伸速度与预拉伸相同,整个拉伸过程中,试验台上方的数码相机会对拉伸过程进行拍照采样以记录形变,而且连接挂钩的拉力传感器实时记录和保存施加在血管环上的荷载,用于后续的生物力学分析。每个样本取4个不同部位的血管环进行有效拉伸。
2、生物学计算
实际数据处理中,假设血管壁组织材料是不可压缩的,血管条带的原长L0,宽度为W0,厚度为T0,拉伸过程中的条带的长度为L,宽度W,厚度T,则有:
W·T·L=W0·T0·L0
①延展率(λ)为条带拉伸后的长度与原长度的比值,其数学表达式为:
λ=L/L0
应力(σ)为拉伸过程中荷载(F)作用在条带单位横截面积的力,其数学表达式为:
②对于每个血管环,在其最大弹性能与最小弹性能之间取100等间隔的能量区间,对于同一类型的组织,将其应力、延展率在每个能量区间内取平均,求得一组应力-延展率曲线的代表性曲线。对于非线性关系,一种修正的Mooney–Rivlin应变能密度函数用来描述血管壁组织的应力-应变的关系。其数学表达式为:
其中,
I1为变形梯度张量第一不变量,J为变形梯度张量雅可比量,C1、D1和D2为经验材料常数,κ为不可压缩性的拉格朗日乘子。在不可压缩组织的单轴拉伸试验中,
J=1
λ1=λ
③杨氏弹性模量为应力-延展率曲线中每个点所处位置的斜率,其数学式为:
⑤破坏强度指拉伸过程中血管环在非挂钩接触区断裂时的荷载(F)。
使用生物力学分析软件系统记录并分析上述力学数据,绘制不同处理组血管样本的应力-应变曲线。
3、实验结果
由线性函数意义可知,b的物理意义为血管壁材料的静态收缩力,-表示力的方向与应变方向相反。a的物理意义为血管壁材料弹性的杨氏模量,在延展率区间[1-1.4]上,LIMA组的杨氏模量(3.631)与0.3%戊二醛+0.35%羟基铬组(3.189)相近,说明0.3%GA+0.35%Cr复合交联处理的大隐静脉生物力学特性与LIMA桥最接近,而LIMA桥是目前通畅率最好的桥血管材料。因此,采用0.3%戊二醛+0.35%羟基铬进行复合交联效果最佳。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,包括如下步骤:
将静脉桥先浸泡于含戊二醛的溶液中交联,清洗后再浸泡于含羟基铬的溶液中交联,清洗后得到交联静脉桥。
2.根据权利要求1所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,含戊二醛的溶液中戊二醛的质量百分数为0.03%-0.9%,优选为0.3%。
3.根据权利要求1或2所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,含羟基铬的溶液中羟基铬的质量百分数为0.035%-1.05%,优选为0.35%。
4.根据权利要求1-3中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,静脉桥在含戊二醛的溶液中交联的时间为2-6min,优选为3min。
5.根据权利要求1-4中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,静脉桥在含羟基铬的溶液中交联的时间为2-6min,优选为3min。
6.根据权利要求1-5中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,所述羟基铬为碱式硫酸铬与碱反应制得;和/或,含戊二醛的溶液为含戊二醛的生理盐水溶液或者含戊二醛的水溶液。
7.根据权利要求1-6中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,所述静脉桥为大隐静脉桥或者小隐静脉桥。
8.根据权利要求1-7中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,所述静脉桥为CABG术或CABG联合其他心脏手术中收集;和/或,在浸泡之前还包括用外科剪刀清除静脉桥周围的脂肪和筋膜的步骤;和/或,在浸泡之前还包括将静脉桥的一端结扎,从另一端注入肝素化血液或者生理盐水后结扎的步骤。
9.根据权利要求1-8中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法,其特征在于,清洗步骤为采用生理盐水为清洗液进行冲洗,优选的,采用流动的生理盐水冲洗2-5次,每次至少持续30s。
10.一种按照权利要求1-9中任一所述的静脉桥的醛铬复合交联方法处理后得到的交联静脉桥。
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