一種納米超細纖維人工血管的製備方法
2023-12-05 11:34:26 1
專利名稱：一種納米超細纖維人工血管的製備方法
技術領域：
本發明涉及人工血管，尤其涉及一種納米超細纖維人工血管的製備方法。
背景技術：
自從1957年Meadox公司成功研製滌糹侖編織人工血管(Dacron) ， 1970年William 首創膨體聚四氟乙烯(ePTFE)人工血管(Gore-Tex)以來，人工血管的研發與應用已有 約五十年歷史。期間還有各種不同材料的人工血管產品推出，重要的有微孔矽橡膠人工 血管(主要優點是搏動力學順應性好)、嵌段聚氨酯人工血管(超薄而有彈性、力學順應 性好)、可生物降解的聚二氧六環酮人工血管以及聚乳酸 聚羥基乙酸共聚物人工血管 (Polyglactin 910)等等，但其綜合性能始終比不上Dacron、 ePTFE人工血管，均未能推廣 應用。時至今日，PFTE人工血管和Dacron人工血管已在大口徑(> 6mm)血管重建取得巨 大成功，5年通暢率高達91-95% 。但是，應用PTFE和Daron製作的小口徑人工血管卻碰到 很多問題，如遠期通暢率很低、血栓形成、栓塞、慢性異體反應和嚴重內膜增生，5年通暢率 低至43-45%。 近年更多合成材料的出現，如聚氨酯(polyurethane， PU)、聚己內酯 ([P(LLA-CL)])，使人們擁有了更合適材料來製作小口徑人工血管。聚氨酯(PU)材料由於 具備良好的順應性、彈性和優良的抗血栓性而備受關注。國外研究者探索了使用該種材料 生產小直徑人工血管的各種加工方法，並採用所生產的產品進行動物實驗，發現與ePTFE 血管比較，PU血管可在更短的時間內實現內皮化，新生內膜薄而均勻，血管通暢率好。但值 得注意的是常規聚氨酯材料在長期植入體內的條件下，其生物穩定性目前仍受到懷疑，但 有一些改性聚氨酯產品抗降解能力很強。目前主要使用脂肪族聚醚型聚氨酯，為進一步提 高聚氨酯材料表面的生物學性能，國內外對聚氨酯改性做了大量的研究， 一般是在分子鏈 上接枝矽和維生素等以進一步改善其生物相容性，也有研究在聚氨酯表面加附各種細胞黏 附因子，如膠原、纖維黏連蛋白和白蛋白，使聚氨酯表面更加生物化。還有研究使用單層碳 納米管改性聚氨酯以提高其生物穩定性。 但是，上述的人工血管常常會導致細胞向內皮下層遷移增殖造成血管腔狹窄。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種納米超細纖維人工血管的製備方
法，採用電紡絲裝置並結合特製的溶液製備出的人工血管具備豐富的孔隙率，利於內外層
物質交換和細胞信號傳導，避免細胞向內皮下層遷移增殖造成血管腔狹窄。
為了實現上述目的，本發明的技術方案為一種納米超細纖維人工血管的製備方
法，它包括如下步驟 (1)採用聚氨酯 (Poly[4，4 ' -methylenebis(phenylisocyanate)_alt_l，4-butanedio1/ di (propyleneglycol) /polyc即rolactone] ， MDI—polyester/polyether polyurethane)，以質量比3 : 7的N，N-二甲基甲醯胺和四氫呋喃混合溶液作為溶劑，製備質量分數為10X 的聚氨酯紡絲液，靜置脫泡； (2)將上述配好的紡絲液裝於電紡絲裝置的溶液儲存裝置中，調節紡絲液流量速 度； (3)根據製備要求選擇不同直徑的接收棒； (4)調節電紡絲裝置的噴射裝置和接收棒之間的距離； (5)將接收棒接地； (6)打開高壓靜電發生器，設定靜電紡絲電壓，通過高壓電源提供噴射裝置與收集 裝置間的強電場，等待一段時間後，斷開電源，卸下接收棒，取下人工血管。
所述紡絲液流量速度為1 2ml/h。
所述接收距離設定為18 20cm。 所述靜電紡絲電壓為20 25KV，所述的等待時間為8. 2 4h。 與現有技術相比，本發明製得的人工血管融合傳統血管工程和組織工程化血管研
究的優勢，具有良好的抗凝、抗破裂和血流動力學特性，實用性強。柔軟、彈性的聚氨酯血管
可有效傳導血流搏動信號，利於血管結構和強度塑型；提高了孔隙率，利於內外層物質交換
和細胞信號傳導，避免細胞向內皮下層遷移增殖造成血管腔狹窄。
具體實施例方式
電紡絲是一種利用聚合物溶液或熔體在強電場作用下形成噴射流進行紡絲加工 的工藝。近年來，電紡作為一種可連續生產納米纖維的有效途徑，引起人們的廣泛關注，目 前世界上已成功進行電紡加工的聚合物超過30種。電紡技術製得的纖維直徑範圍一般在 3nm 5um，比用常規方法製得的纖維直徑小几個數量級。這些用傳統方法所無法獲得的優 良特性，賦予了電紡絲纖維廣泛的應用前景。此外，電紡絲技術還具有快速、高效，設備簡 單、易於操作等優點，可用於製備複雜、免縫合支架，是控制高分子生物製品形貌、孔隙率及 調節組分的有效途徑。現有的電紡絲裝置主要由以下4部分組成(l)高壓靜電發生器提 供噴射裝置與收集裝置間的強電場， 一般採用最大輸出電壓為30 100KV的直流高壓靜電 發生器。(2)溶液儲存裝置可以使用注射器或儲液管等，其中裝滿聚合物溶液。(3)噴射 裝置噴射裝置為內徑0. 5 2mm的毛細管或注射器針頭。可通過在溶液儲存裝置中安裝 空氣泵調節液體靜壓力，或用數控機械裝置緩慢推動注射器的方法使聚合物溶液在噴絲口 形成液滴。(4)收集裝置(本實施例採用接收棒)可以根據實驗結果的要求選擇金屬平 板、網格或者滾筒、鋼棒。利用不同形狀的收集裝置，可以製成各種性質的無紡布產品。收 集裝置接地，這樣由於噴嘴和收集裝置間的電勢差異，在二者之間形成高電場。電場強度可 由高壓靜電發生器的輸出值及噴射裝置與收集裝置間的距離控制。 本發明納米超細纖維人工血管的製備方法採用上述的電紡絲裝置來製備人工血 管，方法如下 (1)以質量比3 : 7的N，N-二甲基甲醯胺和四氫呋喃混合溶液作為溶齊U，製備質 量分數為10%的聚氨酯紡絲液，靜置脫泡； (2)將上述配好的紡絲液裝於電紡絲裝置的溶液儲存裝置中，調節紡絲液流量速 度為1. 30ml/h ;
(3)根據製備要求選擇不同直徑的接收棒； (4)調節電紡絲裝置的噴射裝置和接收棒之間的距離為15cm ; (5)將接收棒接地； (6)打開高壓靜電發生器，設定靜電紡絲電壓為20KV，通過高壓電源提供噴射裝 置與收集裝置間的強電場，等待8.2 4h後，斷開電源，卸下接收棒，取下人工血管。
該方法製得的納米超細纖維人工血管在機械穩定性、細胞親和性、壓力順應性方 面較高，綜合性能測定顯示良好前景。製得的納米聚氨酯纖維直徑達200-400nm，人工血管 平均孔隙率達80%，最大載荷19. 94N，抗拉強度7. 81MPa，斷裂伸縮率168. 28%，斷裂強度 6. 43MPa。納米超細纖維人工血管從分子和細胞水平上控制生物材料與細胞間的相互作用， 引發特異性細胞反應，非常有利於組織再生與修復。由納米纖維層層堆積而成的結構也確 保了人工血管具有良好的孔道連通性，納米纖維具有的極大的比表面積，為細胞的生存提 供了良好的微環境，有利於細胞的粘附、分化、增殖和分泌ECMs。本課題人工血管融合傳統 血管工程和組織工程化血管研究的優勢，具有良好的抗凝、抗破裂和血流動力學特性，實用 性強。柔軟、彈性的聚氨酯血管可有效傳導血流搏動信號，利於血管結構和強度塑型。採用 了包括內皮細胞、成纖維細胞/肌成纖維細胞等內源性細胞募集，避免細胞生物安全性和 倫理障礙。利用納米纖維調整孔隙率，利於內外層物質交換和細胞信號傳導，避免細胞向內 皮下層遷移增殖造成血管腔狹窄。並且創造性提出以RGD多肽和CD34+抗體等修飾的載藥 納米粒修飾納米人工材料，一方面提高游離內皮細胞被人工材料捕獲的機率並促進增殖； 同時採用納米粒攜帶一定量的抗凝劑等，降低人工材料臨床使用時常見副反應。
權利要求
一種納米超細纖維人工血管的製備方法，其特徵在於，它包括如下步驟(1)採用聚氨酯，以質量比3∶7的N，N-二甲基甲醯胺和四氫呋喃混合溶液作為溶劑，製備質量分數為10％的聚氨酯紡絲液，靜置脫泡；(2)將上述配好的紡絲液裝於電紡絲裝置的溶液儲存裝置中，調節紡絲液流量速度；(3)根據製備要求選擇不同直徑的接收棒；(4)調節電紡絲裝置的噴射裝置和接收棒之間的距離；(5)將接收棒接地；(6)打開高壓靜電發生器，設定靜電紡絲電壓，通過高壓電源提供噴射裝置與收集裝置間的強電場，等待一段時間後，斷開電源，卸下接收棒，取下人工血管。
2. 根據權利要求1所述的納米超細纖維人工血管的製備方法，其特徵在於，所述紡絲 液流量速度為1 2ml/h。
3. 根據權利要求1所述的納米超細纖維人工血管的製備方法，其特徵在於，所述接收 距離設定為18 20cm。
4. 根據權利要求1所述的納米超細纖維人工血管的製備方法，其特徵在於，所述靜電 紡絲電壓為20 25KV，所述的等待時間為8. 2 4h。
全文摘要
本發明公開了一種納米超細纖維人工血管的製備方法，它包括如下步驟以質量比3∶7的N，N-二甲基甲醯胺和四氫呋喃混合溶液作為溶劑，製備質量分數為10％的聚氨酯紡絲液，靜置脫泡；將上述配好的紡絲液裝於電紡絲裝置的溶液儲存裝置中，調節紡絲液流量速度；根據製備要求選擇不同直徑的接收棒；調節電紡絲裝置的噴射裝置和接收棒之間的距離；將接收棒接地；打開高壓靜電發生器，設定靜電紡絲電壓，通過高壓電源提供噴射裝置與收集裝置間的強電場，等待一段時間後，斷開電源，卸下接收棒，取下人工血管。本發明採用電紡絲裝置並結合特製的溶液製備出的人工血管具備豐富的孔隙率，利於內外層物質交換和細胞信號傳導，避免細胞向內皮下層遷移增殖造成血管腔狹窄。
文檔編號D01D5/00GK101785875SQ20101011748
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月25日 優先權日2010年2月25日
發明者劉瑞明, 徐安武, 李梓倫, 王深明, 胡作軍, 賀薇, 趙勇 申請人:王深明;胡作軍;徐安武;趙勇;劉瑞明;賀薇;李梓倫