CN1194778C - 与血液接触的医疗辅助设备肝素涂层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于与血液接触的医疗辅助设备肝素涂层的制备方法，通过聚乙烯亚胺方法使相关材料表面带有自由氨基空间结构及正电荷，继而同肝素分子的负电荷发生离子键结合，也可以通过交联剂同肝素分子中的氨基发生共价键结合，使肝素分子固定于材料表面。肝素分子的活性基团空间结构背向装置材料表面，充分保证肝素分子的生物学活性。本发明处理的与血液接触的医疗辅助设备可在表面引入肝素分子，提高材料的抗凝活性及生物相容性，肝素分子结合牢固，同时细胞毒性轻微。操作方法简便，所用的原料毒副作用轻微，适用范围广，聚乙烯亚胺处理的与血液接触的医疗设备，不仅表面具有良好的生物相容性，而且不影响材料本身的力学强度和其他性能。

Description

与血液接触的医疗辅助设备肝素涂层的制备方法

一、技术领域

本发明属于医疗技术领域，涉及一种用于改善相关与血液接触医疗装置的生物、血液相容性的肝素涂层方法，特别涉及一类应用于体外循环、心脏辅助装置和透析器等与血液接触的医疗辅助设备肝素涂层的制备方法。

二、背景技术

应用体外循环、心脏辅助装置以及透析器等与血液接触医疗装置进行临床疾病的治疗已经成为常规方法。体外循环和心脏辅助装置以及透析器主要有氧合器、贮血器、动脉微栓过滤器、连接管道、透析管道、球囊反搏、心室辅助装置等组成部分，以上与血液接触医疗装置的构成材料主要包括聚乙烯、聚四氟乙烯、涤纶、聚氯乙稀、硅橡胶、不锈钢等化学物质。由于这些人工合成材料的生物相容性不理想，在与血液直接接触时，会导致内、外源性凝血途径激活，形成微血栓并引起炎性和免疫排斥反应，释放有毒物质，引起严重并发症，影响手术和临床治疗效果。

目前，能够防止和减轻血液凝固的方法是应用抗凝剂，其中肝素是最为广泛应用的一种。肝素是一种水溶性的硫酸氨基聚糖，它通过与抗凝血酶III结合，抑制血液凝固旁路途径中丝氨酸蛋白酶的活性来阻止凝血过程，在生物体内具有强烈抑制凝血激活的作用，临床上主要应用于抗凝血治疗等方面。除了具有抗凝活性之外，肝素还是一种已知的补体抑制剂。体外循环心脏外科手术需要全身肝素化来防止血液凝固，但全身肝素化破坏了机体对血液凝固的自身调节能力，还会引起出血、血栓等并发症。因此，为了避免全身肝素化的并发症同时增加材料的生物相容性，人们尝试在人工材料表面结合肝素分子以代替目前的全身肝素化。同时，近年的研究结果表明：通过在人工材料表面涂覆肝素可有效改善人工材料的血液、生物相容性，减轻术后的全身炎性反应。

以往的肝素涂覆技术包括离子键结合方式、共价键结合方式等。离子键结合方式的是利用肝素本身含有大量负电荷的属性，将高分子材料表面引入带正电荷的季胺基团偶联剂、表面活性剂或含有阳离子的聚合物，再与肝素作用，使材料表面靠离子键作用形成肝素化层。但由于离子键结合的不稳定性，具有亲和力的白蛋白等血浆大分子物质可以同肝素结合而导致肝素分子脱落，同时所应用的季胺盐、表面活性剂等通常也具有生物毒性，限制了其应用范围。而共价键肝素结合方式往往要求所结合的表面具有容易发生化学反应的活性基团，同时所选择的活性基团应不易受到结合过程中化学改性等的灭活，因而也限制了其使用范围，此外，共价键结合的肝素分子常常由于空间结构改变而失去抗凝活性。

三、发明内容

本发明针对目前与血液接触医疗装置材料产生凝血和引起机体炎性反应的不足，将肝素分子以离子键和共价键两种方式结合于相关材料表面，改善其血液和生物相容性。

本发明的目的在于，提供一种制备简单，操作方便，结合牢固，具有生物活性的用于与血液接触医疗辅助设备的肝素涂层的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案至少包括以下步骤：

1)准备制备相关设备材料表面涂层的物质，包括肝素和聚乙烯亚胺；

2)将设备材料用乙醇超声波清洗6h，再用蒸馏水清洗6h，自然风干或者在真空干燥器中干燥，得到洗净的医用设备材料表面；

3)将上述洗净的医用设备材料浸泡入含有戊二醛的聚乙烯亚胺水溶液中30min，在真空干燥器中充分干燥；

4)重复步骤3)三次；

5)将设备材料浸泡入肝素水溶液中3min，在真空干燥器中充分干燥，肝素分子与设备材料表面的聚乙烯亚胺结合，肝素分子通过离子键和共价键两种方式固定于材料表面。

本发明的其他一些特点是，所述设备材料表面涂层的肝素与聚乙烯亚胺的质量比为1∶50～50∶1。

肝素分子通过离子键和共价键两种方式与设备材料表面的聚乙烯亚胺结合，肝素分子固定于材料表面。

肝素分子的活性基团空间结构背向体外循环设备材料表面，肝素分子具有生物学活性。

本发明通过聚乙烯亚胺涂层方法使与血液接触医疗装置材料表面带有自由氨基空间结构及正电荷，继而同肝素分子的负电荷发生离子键结合，也可以通过交联剂同肝素分子中的氨基发生共价键结合，使肝素分子固定于材料表面。聚乙烯亚胺是一种高分子量的阳离子聚合物，具有多个活性氨基基团，可以通过交联剂同肝素分子中的氨基发生共价键结合，也可以离子键形式结合，在与血液接触医疗装置材料表面形成非水溶性分子膜。此方法使肝素分子的活性基团空间结构背向材料表面，保证肝素分子的生物学活性。

本发明的肝素分子多位点结合于与血液接触的医疗辅助设备的材料表面，具有生物学活性，克服了现有设备产生凝血和引起炎性反应的不足。

四、具体实施方式

下面通过发明人给出的实施例，对本发明的制备方法和合成路线作进一步的详细说明。

依照本发明的技术方案，应用物质包括有肝素、聚乙烯亚胺，肝素与聚乙烯亚胺的质量比为1∶50～50∶1，最佳比例为1∶5～5∶1。

1)将医用材料用乙醇超声波清洗6小时，再用蒸馏水清洗6小时，自然风干或者在真空干燥器中干燥得到洗净的设备材料表面

2)将设备材料浸泡入聚乙烯亚胺水溶液中30分钟，在真空干燥器中充分干燥

3)重复步骤2三次

4)将上述设备材料浸泡入肝素水溶液中3分钟，在真空干燥器中充分干燥，得到肝素分子与设备材料表面的聚乙烯亚胺结合，肝素分子固定于材料表面的肝素涂层。

实施例1：

将25cm长的医用聚氯乙烯管道(内径1cm)一端封闭，另一端注入5％聚乙烯亚胺乙醇溶液，37℃中水浴30min后倒出剩余溶液。反复3次，真空常温下干燥。

再将质量分数1％(pH＝1)肝素水溶液100ml倒入管道中，可见管道表面有薄层白色沉淀析出，37℃中水浴3min后倒出剩余溶液，真空常温下干燥后备用。

实施例2：

将25cm长的医用硅橡胶管道(内径1.2cm)一端封闭，另一端注入含5％戊二醛的2.5％聚乙烯亚胺乙醇溶液，37℃中水浴30min后倒出剩余溶液。反复3次，真空常温下干燥。

再将质量分数1％(pH＝1)肝素水溶液100ml倒入管道中，37℃中水浴3min后倒出剩余溶液，真空常温下干燥后备用。

本发明首次采用聚乙烯亚胺处理与血液接触医疗装置材料表面，应用于心脏外科手术中的体外循环设备和心脏辅助设备以及透析器等，包括氧合器、贮血器、动脉微栓过滤器、连接管道、透析设备以及球囊反搏、心脏辅助设备等。

经体外凝血性能测试及细胞培养分析结果表明，本发明所处理的与血液接触医疗辅助设备材料可在表面引入肝素分子，提高材料的抗凝活性及生物相容性，肝素分子结合牢固，同时细胞毒性轻微。这种处理与血液接触的医疗辅助设备材料的方法主要具有以下几个特点：该方法同时将肝素分子以离子键和共价键两种方式结合于相关材料表面，肝素分子的活性基团空间结构背向材料表面，保证肝素分子的生物学活性；该方法同以往离子健肝素结合方法相比，肝素分子结合牢固，表面结合位点多，操作方法简便，所用的原料毒副作用轻微；与传统共价键结合方法相比，肝素分子具有生物活性，不需要对材料表面进行化学改性，适用范围广；聚乙烯亚胺处理的与血液接触医疗装置材料，不仅表面具有良好的生物相容性，而且不影响材料本身的力学强度和其他性能。

Claims (4)

1.一种应用于与血液接触的医疗辅助设备肝素涂层的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

1)准备制备相关设备材料表面涂层的物质，包括肝素和聚乙烯亚胺；

2)将设备材料用乙醇超声波清洗6h，再用蒸馏水清洗6h，自然风干或者在真空干燥器中干燥，得到洗净的医用设备材料表面；

3)将上述洗净的医用设备材料浸泡入含有戊二醛的聚乙烯亚胺水溶液中30min，在真空干燥器中充分干燥；

4)重复步骤3)三次；

5)将设备材料浸泡入肝素水溶液中3min，在真空干燥器中充分干燥，肝素分子与设备材料表面的聚乙烯亚胺结合，肝素分子通过离子键和共价键两种方式固定于材料表面。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备材料表面涂层的肝素与聚乙烯亚胺的质量比为1∶50～50∶1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述肝素分子通过离子键和共价键两种方式与设备材料表面的聚乙烯亚胺结合，肝素分子固定于材料表面。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述肝素分子的活性基团空间结构背向体外循环设备材料表面，肝素分子具有生物学活性。