CN117281953A - 具有防渗血功能的人造血管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有防渗血功能的人造血管，该血管为中空管状结构，由内至外依次包括胶原蛋白膜层、织物复合层及喷涂层，织物复合层为涤沦纤维与包芯纱的复合织物，包芯纱的表面含有适量的纱线毛羽。该人造血管的胶原蛋白膜层使其具有低免疫原性和良好的生物相容性，还利于细胞内皮化；织物复合层利用其表面的毛羽使血管具有优异的防渗血性能，并增强了人造血管的顺应性；喷涂层可以包覆住包芯纱的毛羽，防止其过度接触血液使血液凝固，且提高了血管强度。本发明的人造血管不仅具有优异的防渗血性能，还满足了人造血管对顺应性、相容性和强度的要求，对于解决现有技术中人造血管的渗血问题以及促进人造血管的应用具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种具有防渗血功能的人造血管。
背景技术
人造血管是一种用于替代或修复受损或缺失血管的医疗器械，它被设计用来恢复血液流动，以供应组织和器官所需的氧气和营养物质。人造血管的应用场景广泛，包括心脏病手术、动脉狭窄、动脉瘤修复等，可以帮助改善患者的生活质量，并在许多情况下拯救生命。但是，人造血管也存在一些挑战和限制，其中人造血管的防渗血功能在手术临床应用中尤为重要，当手术完成后，如果人造血管发生严重的渗血现象，可能会带来一些危害。例如：(1)渗血可能导致伤口无法完全闭合，进而增加感染的风险，感染可能引起发热、局部红肿、疼痛等症状，并在严重情况下威胁生命；(2)大量渗血可能导致失血过多，引起贫血和循环不稳定，可能会危及生命；(3)渗血可能导致的积聚的血液可能在组织间形成血肿，较小的血肿通常自行吸收，但较大的血肿可能会增加手术区域的压力，影响术后恢复；(4)渗血会干扰伤口正常愈合过程，延长恢复时间并增加术后护理的难度；(5)渗血导致合并器官功能损伤，如果渗血导致器官(如心脏、脑部等)供氧不足或供应受限，可能会对其功能造成影响。因此，人造血管渗血问题的解决对于人造血管的发展来说是重中之重。
现有技术中，发明专利(申请号为CN201580008464X)公开了一种人工血管，介绍了一种涉及漏血量少、可以兼顾抗血栓性和细胞亲和性的布制人工血管；在血管外科手术中使用布制人工血管时，不仅防止在纤维间隙的漏血，还利用了在活体内被吸收的胶原、明胶等凝胶填塞纤维间隙，从而防止漏血。但是，该布制人工血管虽然减少了漏血的风险，但同时也引入了其他问题和风险，如血栓形成不完全或不均匀：在血管内形成血栓可能不完全或不均匀，导致血流不畅，甚至阻塞血管，引发局部组织缺血、坏死等并发症；且即使形成了血栓，仍存在漏血的风险，如血栓可能会被机械或体内的力量破坏，导致血液泄漏到周围组织中。
发明专利(申请号为CN2023100926790)公开了一种带涂层防渗血人造血管及其涂层方法，通过聚羟基烷酸酯聚合物溶液充分地浸润于人造血管的纤维和单丝，提升人造血管的防漏血和防渗血效果，同时避免人造血管变硬；将浸润后的人造血管进行干燥操作，以提升人造血管中涂层的紧密性和稳定性，达到更好的防漏血防渗血效果。但是，尽管聚羟基脂肪酸酯PHAs具有生物相容性和可降解性，但仍存在一些潜在的危害；首先，PHAs涂层的稳定性和持久性可能存在问题，如果涂层材料不够稳定，可能会导致材料的分解或溶解，从而减弱或失去其保护作用，并增加血管再狭窄的风险；此外，PHAs涂层可能增加血栓形成的风险，如果涂层表面不够光滑或有微小的刺激，可能会促使血小板的聚集和血栓形成，增加血管内部的阻塞风险。
有鉴于此，有必要设计一种改进的具有防渗血功能的人造血管，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有防渗血功能的人造血管，将包芯纱作为表经纱与涤纶纤维织造得到复合织物，将该织物引入人造血管的结构中，利用包芯纱表面的纱线毛羽在复合织物表面形成致密且均匀分布的网状层，以赋予人造血管优异的防渗血功能，解决现有技术中人造血管渗血的问题。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种具有防渗血功能的人造血管，该人造血管为中空管状结构，由内至外依次包括胶原蛋白膜层、织物复合层及喷涂层，所述织物复合层为涤沦纤维与包芯纱的复合织物，所述包芯纱的表面含有纱线毛羽，所述纱线毛羽的长度为1～6mm，所述纱线毛羽的数量为1000～2000根/米。
作为本发明的进一步改进，所述喷涂层为聚己内酯多孔膜，所述聚己内酯多孔膜的孔隙率为20％～50％。
作为本发明的进一步改进，所述织物复合层为涤纶纤维与包芯纱经织造而成的管状织物，所述包芯纱由芯纱与鞘纱组成，所述芯纱为涤纶纤维，所述鞘纱为多糖纤维，所述芯纱与所述鞘纱的质量比为1:(1～4)
作为本发明的进一步改进，所述芯纱的线密度为20～40tex；所述鞘纱为短纤纱，所述短纤纱的长度为20～120mm。
作为本发明的进一步改进，所述织物复合层为采用大提花机制备的机织织物，以所述涤纶纤维作为纬纱与里经纱，以所述包芯纱作为表经纱。
作为本发明的进一步改进，所述多糖纤维为具有较强吸水溶解特性的多糖纤维，所述多糖纤维为葡甘聚糖、壳聚糖中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述胶原蛋白膜层的厚度为0.1～0.3mm，所述胶原蛋白膜层的孔隙率为20％～50％，孔径范围为1～20μm。
作为本发明的进一步改进，所述喷涂层由静电纺丝技术制备而成，所述喷涂层的原料为可降解聚合物纤维；所述可降解聚合物纤维的纤维直径为100nm～50μm，所述喷涂层的孔隙率为20％～50％。
作为本发明的进一步改进，所述人造血管的长度范围大于10cm，内径为4～32mm，壁厚为0.3～0.7mm。
作为本发明的进一步改进，所述胶原蛋白膜层、所述织物复合层以及所述喷涂层的厚度比值为1:(1.5～3):(1～1.5)。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种具有防渗血功能的人造血管，为中空管状结构，由内至外依次包括胶原蛋白膜层、织物复合层及喷涂层，织物复合层为涤纶纤维与包芯纱经织造而成的管状织物，包芯纱的芯纱为涤纶纤维，鞘纱为多糖纤维，包芯纱的表面含有适量的纱线毛羽。本发明将包芯纱作为表经纱与涤纶纤维复合得到织物，并将织物引入人造血管的结构中，利用了包芯纱表面的纱线毛羽在织物表面形成致密且均匀分布的网状层，赋予了人造血管优异的防渗血功能，对于解决现有技术中人造血管的渗血问题以及促进人造血管的应用具有重要意义。
2、本发明的人造血管采用三层复合结构，其内层的胶原蛋白膜层具有低免疫原性和良好的生物相容性，且胶原蛋白能够诱导细胞分化，促进伤口愈合，使人造血管在人体中保持较高生物活性，同时胶原蛋白膜具有微孔，可以促进内皮细胞生长，利于细胞内皮化；中层的织物复合层具有优异的防渗血性能，其中涤纶纤维具有良好的弹性，可增强与人体血管的顺应性，包芯纱的鞘纱多糖纤维能吸收血液中的水达到凝血的效果；另外包芯纱作为表经纱使得织物复合层表面的毛羽像铺瓦一样严密紧实，不易渗血；最外层的涂层膜可以包覆住包芯纱的毛羽，防止其过度接触血液使血液凝固，且涂层与毛羽的复合结构，能够加固管状织物层的强度，增强了结合力，提高了血管强度。基于以上结构，本发明设计的三层结构的人造血管不仅具有优异的防渗血性能，还满足了对人造血管的顺应性、相容性和强度的要求。
3、本发明人造血管的织物复合层以涤纶纤维作为纬纱与里经纱，以包芯纱作为表经纱，在织物复合层的表面形成毛羽结构，内部仍为涤纶纤维为主，配合内层的胶原蛋白膜层，避免了血管内部出现毛羽接触血液使血液凝固的问题；而织物外表面的毛羽结构形成密网结构，降低了人造血管的渗透率，使其具有优异的防渗血性能；同时毛羽因外部喷涂层的包覆，防止了毛羽导致血液凝固的问题，提高了该人造血管的顺应性。
附图说明
图1为本发明一种具有防渗血功能的人造血管的截面结构及织物复合层局部结构示意图。
图2为具有防渗血功能的人造血管中包芯纱的结构示意图。
附图标记
1-具有防渗血功能的人造血管；110-胶原蛋白膜层；120-织物复合层；121-包芯纱；130-喷涂层。
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。
请参阅图1～图2所示，一种具有防渗血功能的人造血管100，该人造血管为中空管状结构，由内至外依次包括胶原蛋白膜层110、织物复合层120及喷涂层130，织物复合层120为涤纶纤维与包芯纱121的复合织物，包芯纱121的表面含有纱线毛羽，纱线毛羽的数量为1000～2000根/米。该人造血管通过将包芯纱121作为表经纱与涤纶纤维复合得到织物，并引入人造血管的结构中，利用了包芯纱121表面的纱线毛羽在织物表面形成致密且均匀分布的网状层，赋予了人造血管优异的防渗血功能，对于解决现有技术中人造血管的渗血问题以及促进人造血管的应用具有重要意义。
特别地，本发明三层复合结构的人造血管，其内层的胶原蛋白膜层110具有低免疫原性和良好的生物相容性，且胶原蛋白能够诱导细胞分化，促进伤口愈合，使人造血管在人体中保持较高生物活性，同时胶原蛋白膜具有微孔，可以促进内皮细胞生长，利于细胞内皮化；中层的织物复合层120具有优异的防渗血性能，其中涤纶纤维具有良好的弹性，可增强与人体血管的顺应性，包芯纱121的鞘纱多糖纤维能吸收血液中的水达到凝血的效果；另外包芯纱121作为表经纱使得织物复合层表面的毛羽像铺瓦一样严密紧实，不易渗血；最外层的涂层膜130可以包覆住包芯纱121的毛羽，防止其过度接触血液使血液凝固，且能够加固管状织物层的强度，增强结合力，提高血管强度。
具体地，纱线毛羽的长度为1～6mm，包芯纱121作为表经纱使得织物复合层120表面的毛羽像铺瓦一样严密紧实，不易渗血；但是织物复合层120的纱线毛羽量若过多，会使喷涂层130的包覆效果不佳，或织物复合层120内壁出现较多毛羽，导致毛羽直接大量接触血液会造成血液凝固。因此，纱线毛羽的数量需要进行严格的限定。另外，纱线毛羽的长度也影响织物复合层120表面的毛羽量，影响着人造血管防渗血功能的提升。
喷涂层130为聚己内酯多孔膜，聚己内酯多孔膜的孔隙率为20％～50％，聚己内酯膜作为胶原蛋白膜，不仅可以起到防止血管渗血的作用，还因人造血管在人体内需要进行能量、物质交换，设置聚己内酯膜为多孔膜，使其能够在保证人造血管的正常输送物质与工作的基础上，起到防止渗血的作用。
织物复合层120为涤纶纤维与包芯纱121经织造而成的管状织物，包芯纱121由芯纱与鞘纱组成，芯纱为涤纶纤维，鞘纱为多糖纤维，芯纱与鞘纱的质量比为1:(1～4)。芯纱的线密度为20～40tex；鞘纱为短纤纱，短纤纱的长度为20～120mm。如此，织物复合层130在涤纶纤维的作用下，使得血管的弹性和顺应性较好，在包芯纱121的作用下是该人造血管具有优异的防渗血性能。
在一些具体的实施方式中，多糖纤维为具有较强的吸水溶解特性的纤维，多糖纤维为葡甘聚糖、壳聚糖中的一种；多糖纤维具有良好的吸水性，在人造血管中可以起到凝血的作用。
织物复合层120为采用大提花机制备的机织织物，以涤纶纤维作为纬纱与里经纱，以包芯纱121作为表经纱。如此，双面提花的织物层不仅力学性能好，提高人造血管的耐用性；且包芯纱121的加入使得织物复合层的表面形成毛羽结构，内部仍为涤纶纤维为主，配合内层的胶原蛋白膜层110，避免了血管内部出现毛羽接触血液使血液凝固的问题；而织物外表面的毛羽结构形成密网结构，降低了人造血管的渗透率，使其具有优异的防渗血性能；同时毛羽因喷涂层130的包覆，防止了毛羽导致血液凝固的问题，提高了该人造血管的顺应性。
更具体地，胶原蛋白膜层110的厚度为0.1～0.3mm，胶原蛋白膜层110的孔隙率为20％～50％，孔径范围为1～20μm。胶原蛋白膜层110采用静电纺丝技术制得，具体为将胶原蛋白溶液利用静电纺丝技以旋转缠绕的方式在圆柱状模具表面形成胶原蛋白膜层110。
在一些具体的实施方式中，喷涂层130同样采用静电纺丝技术制得，其原料为可降解聚合物材料，且可降解聚合物纤维的纤维直径为100nm～50μm，喷涂层130的孔隙率为20％～50％。
在一些具体的实施方式中，人造血管的长度大于10cm，内径为4～32mm，壁厚为0.3～0.7mm。胶原蛋白膜层110、织物复合层120以及喷涂层130的厚度比值为1:(1.5～3):(1～1.5)。
本发明设计的三层结构的人造血管不仅具有优异的防渗血性能，还满足了对人造血管的顺应性、相容性和强度的要求；具有防渗血功能的人造血管100在实际应用时，可采用以下方法进行制备，具体包括：
S1、采用静电纺丝技术将胶原蛋白溶液以旋转缠绕的方式在圆柱状模具表面制备胶原蛋白膜层110；
S2、以涤纶纤维作为纬纱与里经纱，以包芯纱作为表经纱，采用机织的方式得到管状的织物复合层120，并覆盖于步骤S1的胶原蛋白膜层110的表面；
S3、在织物复合层120的表面采用静电纺丝技术喷丝聚己内酯，形成喷涂层130，即得具有防渗血功能的人造血管100。
实施例1
本实施例提供了一种具有防渗血功能的人造血管及其制备方法，包括以下步骤：
S1、采用静电纺丝技术将胶原蛋白溶液以旋转缠绕的方式在圆柱状模具表面制备胶原蛋白膜层110；其中，厚度为0.2mm，孔隙率为30％，平均孔径为10μm；
S2、以涤纶纤维作为纬纱与里经纱，以包芯纱121作为表经纱，采用大提花机织造得到管状的织物复合层120，并覆盖于步骤S1的胶原蛋白膜层110的表面；其中，包芯纱的表面含有纱线毛羽，纱线毛羽的数量为1600根/米，毛羽的平均长度为6mm；
包芯纱121的芯纱为涤纶纤维，鞘纱为具有较强吸水溶解特性的壳聚糖纤维，芯纱与鞘纱的质量比为1:2，芯纱的线密度为30tex，壳聚糖纤维的平均长度为50mm；
S3、在织物复合层120的表面采用静电纺丝技术喷涂聚己内酯纤维，纤维的平均直径为10μm，形成孔隙率为30％的喷涂层130，即得具有防渗血功能的人造血管100；该人造血管的长度为50cm，内径为20mm，壁厚为0.5mm，胶原蛋白膜层110、织物复合层120以及喷涂层130的厚度比值为1:1.3:1.5。
将实施例1制备的人造血管进行顺应性、强度及渗透率的测试，得出本实施例的人造血管的管顺应性为20％～25％，血管力学性能42～45N/cm，血管穿刺强度>16N/cm，渗透率低于2.5mL/(cm2.min)，优于现有技术中人造血管的渗透率(5～20mL/(cm2.min))，上述测试结果说明了该人造血管不仅具有优异的防渗血性能，还满足对人造血管的顺应性和强度的要求。
对比例1
对比例1提供了一种人造血管及其制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，对比例1中织物复合层120中的表经纱未采用包芯纱121，而是采用涤纶纤维，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
对比例2提供了一种人造血管及其制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，对比例2中采用包芯纱121的表面经过处理后，几乎不含纱线毛羽，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例3
对比例3提供了一种人造血管及其制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，对比例3中的人造血管不含喷涂层130，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例4
对比例4提供了一种人造血管及其制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，对比例4中采用的包芯纱表面的纱线毛羽的数量为3000根/米，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
将对比例1～4制备的人造血管进行渗透率的检测，发现对比例1～2中的织物层不含有毛羽，渗透率较高，防渗血功能差；对比例3～4的人造血管虽然防渗血性能好，但将其应用于动物体内后，发现其容易引起血液的凝固，实用性差。
综上所述，本发明提供了一种具有防渗血功能的人造血管，为中空管状结构，由内至外依次包括胶原蛋白膜层、织物复合层及喷涂层，织物复合层为涤纶纤维与包芯纱经织造而成的复合织物，包芯纱的芯纱为涤纶纤维，鞘纱为多糖纤维，包芯纱的表面含有适量的纱线毛羽。该人造血管采用三层复合结构，其内层的胶原蛋白膜层具有低免疫原性和良好的生物相容性，且胶原蛋白能够诱导细胞分化，促进伤口愈合，使人造血管在人体中保持较高生物活性，同时胶原蛋白膜具有微孔，可以促进内皮细胞生长，利于细胞内皮化；中层的织物复合层具有优异的防渗血性能，其中涤纶纤维具有良好的弹性，可增强与人体血管的顺应性，包芯纱的鞘纱多糖纤维能吸收血液中的水达到凝血的效果；另外包芯纱作为表经纱使得织物复合层表面的毛羽像铺瓦一样严密紧实，不易渗血；最外层的涂层膜可以包覆住包芯纱的毛羽，防止其过度接触血液使血液凝固，且能够加固管状织物层的强度，增强结合力，提高血管强度。基于以上结构，本发明设计的三层结构的人造血管不仅具有优异的防渗血性能，还满足了人造血管对顺应性、相容性和强度的要求。本发明将包芯纱作为表经纱与涤纶纤维复合得到织物，并引入人造血管的结构中，利用了包芯纱表面的纱线毛羽在织物表面形成致密且均匀分布的网状层，赋予了人造血管优异的防渗血功能，对于解决现有技术中人造血管的渗血问题以及促进人造血管的应用具有重要意义。
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)
1.一种具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，该人造血管为中空管状结构，由内至外依次包括胶原蛋白膜层、织物复合层及喷涂层，所述织物复合层为涤沦纤维与包芯纱的复合织物，所述包芯纱的表面含有纱线毛羽，所述纱线毛羽的长度为1～6mm，所述纱线毛羽的数量为1000～2000根/米。
2.根据权利要求1所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述喷涂层为聚己内酯多孔膜，所述聚己内酯多孔膜的孔隙率为20％～50％。
3.根据权利要求1所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述织物复合层为涤纶纤维与包芯纱经织造而成的管状织物，所述包芯纱由芯纱与鞘纱组成，所述芯纱为涤纶纤维，所述鞘纱为多糖纤维，所述芯纱与所述鞘纱的质量比为1:(1～4)。
4.根据权利要求3所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述芯纱的线密度为20～40tex；所述鞘纱为短纤纱，所述短纤纱的长度为20～120mm。
5.根据权利要求3所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述织物复合层为采用大提花机制备的机织织物，以所述涤纶纤维作为纬纱与里经纱，以所述包芯纱作为表经纱。
6.根据权利要求3所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述多糖纤维为具有吸水溶解特性的多糖纤维，所述多糖纤维为葡甘聚糖、壳聚糖中的一种。
7.根据权利要求1所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述胶原蛋白膜层的厚度为0.1～0.3mm，所述胶原蛋白膜层的孔隙率为20％～50％，孔径范围为1～20μm。
8.根据权利要求1所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述人造血管的长度范围大于10cm，内径为4～32mm，壁厚为0.3～0.7mm。
9.根据权利要求1所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述喷涂层由静电纺丝技术制备而成，所述喷涂层的原料为可降解聚合物纤维；所述可降解聚合物纤维的纤维直径为100nm～50μm，所述喷涂层的孔隙率为20％～50％。
10.根据权利要求8所述的具有防渗血功能的人造血管，其特征在于，所述胶原蛋白膜层、所述织物复合层以及所述喷涂层的厚度比值为1:(1.5～3):(1～1.5)。
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