專利名稱：一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領域，涉及一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣及其制 備方法。
背景技術：
在人工生物瓣的制備過程中，心包材料植入體內(nèi)所形成的鈣化形態(tài)和鈣化區(qū)的分 布與鈣化速率各不相同。心包材料的疏水性對鈣化的影響也很大。鈣化機理的研究表明生 物材料可能先在彈力纖維上，鈣離子與彈性朊基質(zhì)相互作用形成帶正電的聚合物，從而吸 引了血中帶負電荷的磷酸根離子，中和了鈣鍵基質(zhì)的正電性，形成鈣磷酸鹽促成鈣化結(jié)晶 的形成，最終會導致生物瓣鈣化。另外，體內(nèi)鈣磷水平也與鈣化密切相關。采用單純戊二醛 完全浸沒工藝鞣制的心包材料的耐久性仍存在很多問題。臨床實踐證實，生物瓣膜5-7年 失功率達50%左右，鈣化和撕裂是導致失功的主要原因，且兩者并存互為因果。鈣化多發(fā)生 在瓣葉與支架相交處及基底部，撕裂也多沿瓣腳自上而下直達基底部，架腳頂端包腳縫線 處是撕裂的起點。如文獻 Jeremy J. Mercuri, Joshua J. Lovekamp, Dan Τ. Simionescu, Narendra R. Vyavahare. Biomaterials. 2007,28 :496-503采用戊二酸的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶 液和碳二亞胺的2-嗎啉乙磺酸溶液完全浸沒式的工藝手段來進行心包材料的化學修飾。如文獻 E. Jorge-Herrero, P. Fernandez, J. Turnay, N. Olmo, P. Calero, R. Garcia, I. Freile, J. L. Castillo-Olivares. Biomaterials. 1999,20 :539-545 采用戊二酸的磷酸 鈉緩沖溶液，疊氮磷酸二苯酯的二甲基甲酰胺溶液，乙基二甲基胺丙基碳化二亞胺和N-羥 基丁二酰亞胺的磷酸鈉緩沖溶液以攪動式完全浸沒式的工藝手段來進行心包材料的化學 修飾。人工生物瓣膜和化學修飾溶液接觸分為部分浸沒式、完全浸沒式化學修飾。通過 不同的化學修飾方法和浸沒方式來調(diào)節(jié)人工生物瓣表面的氨基、醛基、羧基等基團數(shù)量和 分子間的交聯(lián)度。本發(fā)明針對心包材料的鈣化和撕裂的原因，通過將人工生物瓣膜，諸如牛心包瓣 膜、豬心包瓣膜等動物心包瓣膜材料分步浸沒在化學修飾溶液中，所述化學溶液包括氨基 類封端劑、羧基類封端劑、羰基類封端劑、金屬離子競爭劑、金屬離子競爭協(xié)效劑和游離醛 基結(jié)合劑，采取復合性化學改性的方法鞣制心包材料來制備梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工 生物瓣，避免了由于化學改性飽和化所帶來的性能衰減，以預防鈣化，從而延長生物瓣膜的 壽命ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣及其制備方法，以復合性化 學改性的方法鞣制心包材料，同時梯度浸沒的方法鞣制心包材料來制備梯度交聯(lián)及修飾型 耐久性人工生物瓣，得到具有區(qū)間韌性和邊緣剛性的人工生物瓣。
本發(fā)明提供一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣的制備方法，具體步驟如 下1.將新鮮人工生物瓣膜材料，經(jīng)過PBS溶液充分漂洗干凈后，選擇厚薄均勻和纖 維取向一致的人工生物瓣膜切割成合適大小的膜片，優(yōu)選大小為1 50cm2 ；2.將所述切割過的人工生物瓣膜放入氨基類封端劑溶液中修飾1 60小時；3.將所述氨基類封端劑溶液處理過的人工生物瓣膜放入羧基類封端劑溶液中修 飾1 200小時；4.將所述氨基類封端劑溶液、羧基類封端劑溶液處理過的人工生物瓣膜放入羰基 類封端劑溶液中修飾1 500小時；5.將所述氨基類封端劑溶液、羧基類封端劑溶液、羰基類封端劑溶液處理過的人 工生物瓣膜放入金屬離子競爭劑和金屬離子競爭協(xié)效劑溶液中修飾1 1000小時；6.將所述氨基類封端劑溶液、羧基類封端劑溶液、羰基類封端劑溶液、金屬離子競 爭劑和金屬離子競爭協(xié)效劑溶液處理過的人工生物瓣膜放入游離醛基結(jié)合劑溶液中修飾 1 60天；7.將所述戊氨基類封端劑溶液、羧基類封端劑溶液、羰基類封端劑溶液、金屬離子 競爭劑和金屬離子競爭協(xié)效劑溶液、游離醛基結(jié)合劑溶液處理過的人工生物瓣膜經(jīng)過PBS 溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水洗脫干凈后放入甘油或雙蒸蒸餾水中保存。本發(fā)明方法中，所用的氨基類封端劑選自戊二醛、丙三醇、多聚環(huán)氧化物、α-氨基 油酸、α-氨基油酸甘油酯、環(huán)烯醚萜苷中的一種或幾種。本發(fā)明方法中，所用的羧基類封端劑選自碳化二亞胺、三氧化二鉻、十八烷基三甲 基氯化銨中的一種或幾種。本發(fā)明方法中，所用的羰基類封端劑選自花青素等多酚類化合物中的一種或幾 種。本發(fā)明方法中，所用的金屬離子競爭劑選自MgCl2、AlCl3、！^eCl2、！^eCl3、乙醇鐵、正 丙醇鐵、異丙醇鐵、正丁醇鐵中的一種或幾種。本發(fā)明方法中，所用的金屬離子競爭協(xié)效劑選自檸檬酸鹽、檸檬酸、乙烷羥基二磷 酸鹽、氨基丙烷羥基二磷酸鹽中的一種或幾種。本發(fā)明方法中，所用的游離醛基結(jié)合劑選自L-谷氨酸、2，3-丁二醇、天冬氨酸、谷 氨酸、胱氨酸中的一種或幾種。本發(fā)明方法中，所述戊氨基類封端劑、羧基類封端劑、羰基類封端劑、金屬離子競 爭劑和金屬離子競爭協(xié)效劑、游離醛基結(jié)合劑所用的溶液選自4-羥乙基哌嗪乙磺酸、2-嗎 啉乙磺酸、二甲基甲酰胺、磷酸鈉緩沖溶液。本發(fā)明還提供由上述方法制得的一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣。本發(fā)明的優(yōu)點在于原料來源廣泛，所用的化學改性劑均可工業(yè)化生產(chǎn)，制備方法 簡單易行。


圖1方法A、方法B和方法C處理后牛心包瓣膜材料植入小鼠35天后的鈣含量。
具體實施例方式以下方法是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。方法A 1.將所述切割過的人工生物瓣膜放入戊二醛的磷酸鈉緩沖溶液(PBS溶液)中修 飾10小時。2.將所述戊二醛溶液處理過的人工生物瓣膜放入碳化二亞胺的PBS溶液中修飾 100小時。3.將所述戊二醛溶液、碳化二亞胺溶液處理過的人工生物瓣膜放入花青素的PBS 溶液中修飾200小時。4.將所述戊二醛溶液、碳化二亞胺溶液、花青素溶液處理過的人工生物瓣膜放入 MgCl2和檸檬酸鹽溶液中修飾600小時。5.將所述戊二醛溶液、碳化二亞胺溶液、花青素溶液、MgCl2和檸檬酸鹽溶液處理 過的人工生物瓣膜放入L-谷氨酸的PBS溶液中修飾20天。6.將所述戊戊二醛溶液、碳化二亞胺溶液、花青素溶液、MgCl2、檸檬酸鹽溶液、 L-谷氨酸溶液處理過的人工生物瓣膜經(jīng)過PBS溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水洗脫干凈后放 入甘油或雙蒸蒸餾水中保存。方法B 1.將所述切割過的人工生物瓣膜放入丙三醇的D-Hanks溶液中修飾10小時。2.將所述丙三醇溶液處理過的人工生物瓣膜放入三氧化二鉻的D-Hanks溶液中 修飾80小時。3.將所述丙三醇溶液、三氧化二鉻溶液處理過的人工生物瓣膜放入花青素的 D-Hanks溶液中修飾200小時。4.將所述丙三醇溶液、三氧化二鉻溶液、花青素溶液處理過的人工生物瓣膜放入 AlCl3和檸檬酸鹽溶液中修飾500小時。5.將所述丙三醇溶液、三氧化二鉻溶液、花青素溶液、AlCl3和檸檬酸鹽溶液處理 過的人工生物瓣膜放入2，3- 丁二醇的D-Hanks溶液中修飾40天。6.將所述戊丙三醇溶液、三氧化二鉻溶液、花青素溶液、AlCl3和檸檬酸鹽溶液、2， 3- 丁二醇溶液處理過的人工生物瓣膜經(jīng)過PBS溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水洗脫干凈后放 入甘油或雙蒸蒸餾水中保存。方法C:1.將所述切割過的人工生物瓣膜放入α -氨基油酸的D-Hanks溶液中修飾10小 時。2.將所述α-氨基油酸溶液處理過的人工生物瓣膜放入十八烷基三甲基氯化銨 的D-Hanks溶液中修飾80小時。3.將所述α -氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液處理過的人工生物瓣膜 放入花青素的D-Hanks溶液中修飾1 500小時。4.將所述α-氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液、花青素溶液處理過的 人工生物瓣膜放入乙醇鐵和檸檬酸鹽溶液中修飾600小時。5.將所述α-氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液、花青素溶液、乙醇鐵和檸檬酸鹽溶液處理過的人工生物瓣膜放入天冬氨酸的D-Hanks溶液中修飾60天。6.將所述α-氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液、花青素溶液、乙醇鐵和 檸檬酸鹽溶液、天冬氨酸溶液處理過的人工生物瓣膜經(jīng)過PBS溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水 洗脫干凈后放入甘油或雙蒸蒸餾水中保存。試驗方法及結(jié)果 丐含量的試驗方法參照Eduardo Jorge-Herrero, Carlos Fonseca, Alexandra P. Barge, et al. Biocompatibility and calcification of bovinepericardium employed for the construction of cardiac bioprostheses treatedwith different chemical crosslink methods. Artificial Organs, 2010, 34 (5) :E168_E176。方法 A、方法 B 和方法 C 處理后牛心包瓣膜材料植入小鼠35天后的鈣含量如下表1所示表 權(quán)利要求
1.一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣的制備方法，包括下列步驟(a)將新鮮人工生物瓣膜材料，經(jīng)過PBS溶液充分漂洗干凈后，選擇厚薄均勻和纖維取 向一致的人工生物瓣膜切割成合適大小的膜片；(b)將步驟(a)得到的人工生物瓣膜放入氨基類封端劑溶液中修飾1 60小時；(c)將步驟(b)得到的人工生物瓣膜放入羧基類封端劑溶液中修飾1 200小時；(d)將步驟(c)得到的人工生物瓣膜放入羰基類封端劑溶液中修飾1 500小時；(e)將步驟(d)得到的人工生物瓣膜放入金屬離子競爭劑和金屬離子競爭協(xié)效劑溶液 中修飾1 1000小時；(f)將步驟(e)得到的人工生物瓣膜放入游離醛基結(jié)合劑溶液中修飾1 60天；和(g)將步驟(f)得到的人工生物瓣膜經(jīng)過PBS溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水洗脫干凈后 放入甘油或雙蒸蒸餾水中保存。
2.權(quán)利要求1的制備方法，其中所述膜片大小為1 50cm2。
3.權(quán)利要求1或2的制備方法，其中所述氨基類封端劑選自戊二醛、丙三醇、多聚環(huán)氧 化物、α-氨基油酸、α-氨基油酸甘油酯、環(huán)烯醚萜苷中的一種或幾種。
4.前述權(quán)利要求任一項的制備方法，其中所述羧基類封端劑選自碳化二亞胺、三氧化 二鉻、十八烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種。
5.前述權(quán)利要求任一項的制備方法，其中所述羰基類封端劑選自多酚類化合物中的一 種或幾種。
6.權(quán)利要求5的制備方法，其中所述羰基類封端劑包括花青素。
7.前述權(quán)利要求任一項的制備方法，其中所述金屬離子競爭劑選自MgCl2、A1C13、 !^Cl2、！^eCl3、乙醇鐵、正丙醇鐵、異丙醇鐵、正丁醇鐵中的一種或幾種。
8.前述權(quán)利要求任一項的制備方法，其中所述金屬離子競爭協(xié)效劑選自檸檬酸鹽、檸 檬酸、乙烷羥基二磷酸鹽、氨基丙烷羥基二磷酸鹽中的一種或幾種。
9.前述權(quán)利要求任一項的制備方法，其中所述游離醛基結(jié)合劑選自L-谷氨酸、2，3_丁 二醇、天冬氨酸、谷氨酸、胱氨酸中的一種或幾種。
10.前述權(quán)利要求任一項的制備方法，其中所述戊氨基類封端劑、羧基類封端劑、羰 基類封端劑、金屬離子競爭劑和金屬離子競爭協(xié)效劑、游離醛基結(jié)合劑所用的溶液選自 D-Hanks,4-羥乙基哌嗪乙磺酸、2-嗎啉乙磺酸、二甲基甲酰胺、磷酸鈉緩沖溶液。
11.一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣，由權(quán)利要求1-10任一項的方法制得。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領域，涉及一種梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣及其制備方法。本發(fā)明方法在進行人工生物瓣膜的化學修飾過程中主要采用復合性化學改性和梯度浸沒的方法鞣制心包材料來制備梯度交聯(lián)及修飾型耐久性人工生物瓣，避免了由于化學改性飽和化所帶來的性能衰減，以預防鈣化，從而延長生物瓣膜的壽命。
文檔編號A61L27/36GK102114270SQ20111004501
公開日2011年7月6日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者樂承筠, 劉翔, 李 雨, 林韶燁, 王云蕾, 羅七一, 陳國明, 陳大凱, 陳誠 申請人:微創(chuàng)醫(yī)療器械(上海)有限公司