磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚四氟乙烯人工血管的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工血管的研制開始于20世紀初，各國學(xué)者先后采用過金屬、玻璃、聚乙烯、硅橡膠等材料來制作血管替代物，但大量的動物實驗結(jié)果表明，上述這些材料均易在短期內(nèi)并發(fā)腔內(nèi)血栓，故而未能在臨床上得到廣泛應(yīng)用。從1952年Voorhees發(fā)明帶有網(wǎng)孔的維綸(Vinylon “N”)的人工血管開始，各國科研工作者相繼應(yīng)用多種材料及加工方法開發(fā)出一系列有孔隙的人工血管并用于動物實驗和臨床，如滌綸(dacron)等。但研究結(jié)果表明，這些材料制備的人工血管都無法克服血液相容性差的問題，植入后易產(chǎn)生血栓，造成代用血管管腔堵塞。1969年，Bob Gore發(fā)明膨體聚四氟乙烯(ePTFE商品名Gore Tex)，這種材料光滑、可塑性強、滲透性小、不易被降解和吸收，具有良好的組織相容性與血液相容性，被認為是理想的人工血管材料。目前用該材料制備的人工大血管已廣泛應(yīng)用于臨床各類中大型血管手術(shù)中，并取得了良好的效果，并曾一度被認為是重建小口徑血管的首選材料，但動物試驗及臨床資料卻表明，ePTFE人造小口徑血管2年后的通暢率僅為30 %，而采用自體血管移植物2年后的通暢率可達75%。因此，雖然ePTFE已成功應(yīng)用于較大直徑血管的制造，但對于直徑小于6mm的血管，由于血液凝固或組織堵塞的問題，這些材料無能為力。對此，研究人員進行了不斷的研究。在研究中發(fā)現(xiàn)，人工血管植入后會在血管內(nèi)表面發(fā)生內(nèi)膜增生，內(nèi)膜增生可在整個管腔內(nèi)廣泛發(fā)生，包括兩側(cè)吻合口和管腔體部，主要表現(xiàn)為伴有血栓形成的纖維內(nèi)膜增生，以遠端吻合口明顯。其發(fā)生涉及到血管內(nèi)皮損傷、材料血液相容性、組織相容性、炎癥反應(yīng)、材料的順應(yīng)性匹配以及具體的縫合方式等多個方面。而這當中材料表面的血液相容性起著至關(guān)重要的作用。大量的試驗結(jié)果表明，人工合成材料在與血液接觸后，幾秒鐘之內(nèi)首先就會在材料表面形成一層薄薄的血漿蛋白吸附層，接著血小板在材料表面黏附、聚集、變形，并向著血小板血栓形成過程發(fā)展，與此同時，血液內(nèi)一系列的凝血因子相繼被激活，參與材料表面血栓形成過程，最終產(chǎn)生血栓，堵塞管腔，造成血管閉塞。人工大血管由于血流速度快，管腔大，因表面接觸而粘附的血漿蛋白以及一些微小血栓在剛剛形成之時即被強大血流沖刷掉，很少能夠附著在血管壁上，即使植入后發(fā)生內(nèi)膜增生，也因為大口徑血管管腔較大，而不足以造成人工血管閉塞。但對于直徑小于6mm的人工血管而言，經(jīng)過血管的血流速度相比大血管明顯較慢，在與血液接觸后，血漿中的蛋白更易與血管壁接觸，發(fā)生血小板粘附、聚集形成血栓的機會自然就更大，因此，小口徑人工血管材料的血液相容性要求更高，如何對現(xiàn)有的材料進行表面修飾與改性，最大限度地提高人工血管材料表面的血液相容性、減少血漿蛋白吸附是成功制備小口徑人工血管的關(guān)鍵所在。
[0003]目前改善材料表面血液相容性的途徑主要有兩個:一、人工血管表面內(nèi)皮化。二、改變材料表面的化學(xué)及物理特征，如增加化學(xué)基團、改變材料表面電荷、增加疏水性等，以到達減少纖維蛋白及血小板粘附的目的。
[0004]就人工血管內(nèi)皮化來講，正常情況下內(nèi)皮細胞能合成和分泌多種生物活性物質(zhì)，維持血管收縮與舒張、凝血與抗凝血平衡，從而保持血液的正常流動和血管的長期通暢。并且內(nèi)皮細胞同血細胞一樣表面帶負電荷，使血液中的成份形成軸向流動阻止血細胞向血管壁沉積、粘附，因而具有抗血小板聚集、防止血液凝固和血栓形成的作用。人工血管與自體血管最直接的區(qū)別就是無內(nèi)皮細胞襯里，因此，使人工血管材料內(nèi)皮化自然是提高小口徑人工血管通暢率的最佳方法。1978年，Herring首先報道使用內(nèi)皮細胞種植技術(shù)對人工血管進行內(nèi)皮化，開辟了提高人工血管血液相容性的新途徑。但迄今為止，人們所采用的很多方法都無法使內(nèi)皮細胞像在正常血管內(nèi)皮一樣完整、均勻、牢固的覆蓋在人工血管內(nèi)表面，依然會暴露人工血管的內(nèi)表面，產(chǎn)生血栓;而且人工血管的內(nèi)皮細胞在手術(shù)過程中損傷可釋放一些有害活性因子，刺激平滑肌細胞迀移和增值，最終導(dǎo)致內(nèi)膜增厚和管腔閉；人工血管內(nèi)皮化后由于血流的沖刷使腔面修飾的內(nèi)皮細胞脫落，管腔的暢通性難以長期維持。因此，內(nèi)皮化技術(shù)雖是一種最有希望的改性方法，但目前尚不成熟，還有待繼續(xù)進一步研究。
[0005]正是因為目前內(nèi)皮細胞種植技術(shù)的不成熟，當前提高人工血管材料組織及血液相容性的方法主要集中在對材料表面進行改性，通過引入某些功能基團或分子，使材料既能保持自身力學(xué)特性的同時，又具有良好的血液相容性。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人課題組中，李少彬等在《等離子體磺酸化絲素蛋白膜聚四氟乙烯復(fù)合小口徑人工血管的制備》論文中，公開了采用低溫等離子體表面處理處理膨體聚四氟乙烯(ePTFE)人工血管內(nèi)表面，將20mg/mL的絲素蛋白溶液均勻涂覆到人工血管內(nèi)表面形成絲素蛋白膜，再次使用低溫等離子體表面處理對人工血管內(nèi)表面的絲素蛋白膜進行磺酸化處理，制得等離子體磺酸化絲素蛋白膜聚四氟乙烯復(fù)合小口徑人工血管。結(jié)果顯示，在ePTFE的內(nèi)表面成功引入了磺酸基團，然而制得的人工血管內(nèi)表面的絲素蛋白膜容易存在大量皸裂，這勢必會影響制得的人工血管在臨床應(yīng)用中的性能，其與血液及組織的相容性也有待更進一步的提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于此，有必要提供一種均勻性好，皸裂和裂痕少的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的制備方法。
[0008]一種磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009](I)將聚四氟乙烯人工血管進行低溫等離子體表面處理，得到預(yù)處理的聚四氟乙烯人工血管；
[0010](2)將所述預(yù)處理的聚四氟乙烯人工血管垂直放置或傾斜放置且其一端封口，另一端開口并保持開口向上，將0.5?2.0mg/mL的絲素蛋白溶液從開口注入所述預(yù)處理的聚四氟乙烯人工血管中，進行蒸發(fā)且使絲素蛋白溶液涂覆在聚四氟乙烯人工血管內(nèi)；然后將所述預(yù)處理的聚四氟乙烯人工血管翻轉(zhuǎn)，保持開口向上并再將0.5?2.0mg/mL的絲素蛋白溶液從開口注入所述預(yù)處理的聚四氟乙烯人工血管中，再次進行蒸發(fā)且使絲素蛋白溶液涂覆在聚四氟乙烯人工血管內(nèi)，得到所述絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管；
[0011](3)將所述絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管進行低溫等離子體表面磺酸化處理，制得磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管。
[0012]在其中一個實施例中，所述步驟(I)中低溫等離子體表面處理的低溫等離子體表面處理的處理氣體為氬氣，放電功率為40?80W。
[0013]在其中一個實施例中，所述步驟(I)中低溫等離子體表面處理的固定放電電壓壓強為70Pa，放電功率為80W，放電時間為lOmin。
[0014]在其中一個實施例中，所述步驟(3)中低溫等離子體表面磺酸化處理的處理氣體為二氧化硫，放電功率為60?120W。
[0015]在其中一個實施例中，所述步驟(3)中低溫等離子體表面磺酸化處理的二氧化硫的流量為20SCCM，固定放電電壓壓強為20Pa，放電功率為120W，放電時間為30min。
[0016]在其中一個實施例中，所述步驟(2)中絲素蛋白溶液的濃度為1.2?1.6mg/mL。
[0017]在其中一個實施例中，所述步驟(2)中蒸發(fā)的條件為于室溫下在空氣中蒸發(fā)6?8天。
[0018]在其中一個實施例中，所述絲素蛋白溶液的制備方法包括如下步驟:將蠶絲于Na2CO3溶液中煮沸除去蠶絲表面的絲膠蛋白，水洗烘干，置于CaCl2、H2O及乙醇的三元溶劑中溶解，然后在水中透析，過濾除去雜質(zhì)即得到所述絲素蛋白溶液。
[0019]在其中一個實施例中，所述聚四氟乙烯人工血管的內(nèi)徑為3?6mm。
[0020]本發(fā)明的另一個目的是提供一種均勻性好，皸裂和裂痕少，且其血液及組織相容性良好的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管。
[0021 ]實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下。
[0022]根據(jù)上述制備方法得到的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管。
[0023]本發(fā)明經(jīng)過發(fā)明人的長期研發(fā)工作中經(jīng)驗積累和大量實驗，改進了磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的制備方法，首先通過優(yōu)化絲素蛋白溶液的濃度，并改進了涂覆方法，增加了涂覆的絲素蛋白膜的穩(wěn)定性，使制得的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的磺酸化絲素蛋白膜裂痕和磺酸化絲素蛋白膜碎片的數(shù)量顯著減少，磺酸化絲素蛋白膜的均勻性及其在聚四氟乙烯人工血管的粘附牢固程度顯著提高，制得的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的均勻性好，皸裂和裂痕少。
[0024]其次，本發(fā)明根據(jù)涂覆方法的改進，進一步優(yōu)選了預(yù)處理和低溫等離子體表面磺酸化處理的工藝，制得的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的溶血率低，且其與動物自身血管吻合良好，不會造成滲血和血栓等現(xiàn)象，因此制得的磺酸化絲素蛋白膜改性聚四氟乙烯人工血管的血液及組織相容性良好，可作為中小動靜脈血管代用移植的小口徑人工血管，滿足臨床應(yīng)用的要求。
【附圖說明】
[0025]圖1為一實施方式的磺酸化絲素蛋白