一種加載有三七藥物的人工血管及其製備方法與應用的製作方法
2023-10-19 02:53:37
專利名稱：一種加載有三七藥物的人工血管及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於醫療器械領域，特別涉及一種加載有三七藥物的人工血管及其製備方法與應用。
背景技術：
目前全球心腦血管疾病死亡人數位居所有疾病榜首，復發率最高，致殘率最高。心腦血管疾病已成為危害人類健康的第一殺手。隨著經濟發展，生活水平提高，中國人群的生活方式和飲食結構發生顯著變化，高脂肪、高蛋白、高熱量的食品攝入過多，運動減少及人口老齡化加劇，心血管疾病在中國的發病率迅速增長。人工血管作為許多嚴重狹窄或閉塞性血管的替代品，在心血管疾病的治療中有重要的應用價值。理想的人工血管應在體內保持持久的強度，又具有很好的生物相容性，能與體內組織緊密親和，最重要是血管內層具有修復作用，達到良好的抗血栓性能。目前在外科手術中，人工血管主要用於暫時性或永久性的缺損動脈或靜脈置換，或作為阻塞動脈的旁路通道，以及腎衰竭患者進行血液透析時所需的動靜脈搭橋通路。目前僅大口徑人工血管(內徑大於6mm)在血管重建手術中得到廣泛的應用。這是由於小口徑人工血管(內徑小於6mm)術後6個月的通暢率低於40%,在替代人體小動脈或靜脈方面一直沒獲得滿意的效果。其主要原因是由於血栓形成以及新生內膜增厚、血液阻力較大使人工血管阻塞。因此，人工血管植入後防止其管徑狹窄、特別是小口徑人工血管內皮化的研究已成為人工血管研究的熱點和難點。目前研究主要集中在材料選擇、血管內修飾和塗層及人工血管內皮化三方面。人工血管材料表面親水性提高，可使其界面自由能降低，減少血漿蛋白吸附，使人工血管內假膜形成薄而均勻，避免血栓形成，如在聚合物材料表面連接聚環氧乙烷(PEO)側鏈，就是一種很有前途的工藝方法。在人工血管材料表面耦合肝素，也可以提高人工血管抗凝活性，但肝素能否保持長久生物活性尚須進一步研究。此外通過某些特殊塗層材料，如採用碳塗層人工血管可以減少血小板聚集，但長期通暢率並未見明顯改善。還有一種採用磷脂多聚體(MPC)塗層製成的複合多聚體人工血管，在動物模型體I個月沒有發現血栓和假膜形成，但長期能否抑制內膜增生仍然值得懷疑，因為MPC雖然有類似細胞膜樣磷脂結構，具有抗血栓形成作用，但是多聚化合物在機體內吸附血漿蛋白的效應仍然存在，吸附蛋白的自組裝作用可能會影響其長期的抗血栓活性。在實際使用中，人們發現目前人工血管的塗層支架內表面藥物層僅能覆蓋面積的5% 12%，載藥量有限，無法做到長時釋藥。在實際治療中，仍有10%左右的再狹窄發生率(見「預防心血管再狹窄納米顆粒載藥塗層支架的研究」，《東南大學學報(自然科學版)》2004年06期)。內皮細胞種植實驗廣泛應用於臨床仍有很大技術障礙。主要問題包括內皮細胞來源、細胞培養規模以及治療時效性等。成熟器官已形成的血管中，內皮細胞保持一種靜止、非增殖狀態。新血管的形成受到嚴格的控制，但在創傷、缺血、炎症、傷口癒合、腫瘤生長、糖尿病性視網膜病、風溼性關節炎、牛皮癬等許多病理條件下亦可發生新的血管形成(neo-vascularization)。血管新生包括以下幾個過程①小血管(常常為毛細血管後靜脈)基底膜和基質的降解，參與這一過程的有膠原酶、尿激酶型纖溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator,uPA)等！②內皮細胞在趨化因子的作用下發生遷移，鹼性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、白細胞介素(interleukin) 8 及 uPA等對這一過程均具有促進作用！③內皮細胞增殖；④在內皮芽生(sprouting)的基礎上形成管腔(canalization);⑤芽生的管腔相互融合成環狀血管分支,形成三維管狀結構,允許血流通過；⑥血管周細胞(pericytes)進一步構建血管結構；⑦血管周圍基膜的形成。新生血管也可以通過第二種途徑形成在原先存在的血管管腔中長入柱狀間質組織，隨著這些柱狀間質組織的繼續生長和穩定，導致了血管腔的分隔及局部血管網的重建。若新生血管大於毛細血管，則血管平滑肌細胞也發生移行，並粘附至新形成的基質上。從以上血管新生過程可知，除去人體自身的激素和酶的參與外，相關細胞的遷移和增殖具有先導性關鍵作用(包括內皮細胞和平滑肌細胞)，同時也會貫穿血管新生的整個過程。目前，現有技術中存在較多將纖維支架應用於人工血管中，這種微納米纖維結構非常 利於細胞的遷移、貼附、生長和增殖。從而可促進內皮細胞和平滑肌細胞遷移增長來實現自我修復。然而，在生理狀態下，血液中的凝血因子不斷地被激活，會產生凝血酶，形成微量纖維蛋白，沉著於血管內膜上，但這些微量的纖維蛋白又不斷地被激活了的纖維蛋白溶解系統所溶解，同時被激活的凝血因子也不斷地被單核吞噬細胞系統所吞噬。上述凝血系統和纖維蛋白溶解系統的動態平衡，在血管修復過程，由於血管新生內膜尚未形成，不具有正常抗凝血功能，凝血過程的因素作用下，打破動態平衡，觸發凝血過程，在未形成自我修復前已形成嚴重血栓。因此，製備抗血栓人工血管是目前研究的熱點和難點。三七兼具活血散瘀和創口止血功效，既能抗血小板聚集和抗血栓,又能於血管破裂處快速止血。其有效成分是三七皂苷，主要是人參三醇苷Rgl。三七總皂苷(PNS)於大鼠體外或家兔體內，均能顯著抑制膠原、ADP誘導的血小板聚集。大鼠靜脈給藥能抑制實驗性血栓的形成。在凝血酶誘發的大鼠彌散性血管內凝血(DIC)模型，靜脈注射Rgl能顯著抑制血小板的減少和纖維蛋白降解產物(FDP)的增加，表明具有抗DIC，減少凝血因子消耗的作用。高黏血症或(和)高脂血症的病人服用生三七粉可顯著降低血漿纖維蛋白原的含量。三七抑制凝血酶誘導的從纖維蛋白原至纖維蛋白的轉化，並能激活尿激酶，促進纖維蛋白的溶解。三七抗血栓及抗彌散性血管內凝血(DIC)作用主要與血小板有關。其抗血栓機制可能是通過提高血管內皮細胞合成和分泌組織纖溶蛋白原微活物，以及通過抑制血小板的聚集起作用。三七總皂苷(PNS)在體外能顯著抑制大鼠血小板聚集，使血小板cAMP含量明顯增加，同時也抑制5-HT的釋放，其血小板聚集抑制程度與5-HT釋放抑制程度兩者平行。目前，沒有關於將三七用於人工血管的報導。
發明內容
本發明的首要目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種加載有三七藥物的
人工血管。本發明的另一目的在於提供通過所述加載有三七藥物的人工血管的製備方法。
本發明的再一目的在於提供所述的加載有三七藥物的人工血管的應用。本發明的上述目的通過下述技術方案實現一種加載有三七藥物的人工血管，依次由緊密連接的內層、中間層和外層構成，外層由不可降解的聚合物材料組成；中間層由可降解高分子材料及分布於其表面和/或內部的三七粉末組成；內層由可降解天然生物材料及分布於其表面和/或內部的三七粉末組成；內層中三七粉末含量質量百分比大於5%;中間層中三七粉末的含量高於內層中三七粉末的含量；所述的三七粉末為三七粉末顆粒，其粒徑優選為100 500nm ；所述的外層的壁厚可根據需要提供 的支撐作用調整厚度，其中優選為0.2
0.4mm ；所述的不可降解的聚合物材料優選為聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、膨體聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮、聚環氧乙烷、聚碸或聚甲醛中的一種或至少兩種的混合物；所述的中間層中三七粉末含量優選質量百分比為38 60%，其餘為可降解高分子材料；所述的管壁的中間層為納米纖維層或薄膜層；所述的納米纖維層為由直徑為200 2000nm的纖維絲構成，其中三七粉末顆粒包含在纖維絲內部形成鞘芯結構；所述的薄膜層為具有至少兩層的塗膜層結構，塗膜層為可降解高分子塗膜層和三七粉末塗膜層的交替結構；其中可降解高分子塗膜層靠近內層，厚度為50 IOOiim;三七粉末塗膜層靠近外層，厚度為200 500 ym，並且所述三七粉末塗膜層中含有可降解高分子，起到粘合作用，能防止三七粉末脫落；所述的中間層優選通過同軸電紡方法或塗膜方法得到，同軸電紡絲方法將三七粉末顆粒包裹在可降解高分子形成纖維絲內部，形成鞘芯結構；利用塗膜方法逐層成型，實現可降解高分子塗膜層和三七粉末塗膜層的交替結構；中間層能緩慢釋放藥物，而且起到長效抗血栓的作用；同時，中間層的存在和獨特設計，還利用三七粉末的另外一個止血特性，當血管被外物穿刺損傷時，其內部包裹的三七藥物將直接暴露於創口，達到快速止血的效果，這尤其適用於血液透析等產品的應用；在內層快速釋藥和降解後，中間層的存在能有效幫助血管內層的修復，形成功能正常的血管內層。所述的可降解高分子材料優選為聚乳酸、聚已內酯、聚羥基乙酸、聚對苯二甲酸乙二酯、聚輕基燒基酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHA)、聚碳酸酯、聚乙二醇、聚輕基丁酸戍酸酯(PHBV)、聚羥基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、聚氧乙烷、膠原蛋白、明膠、殼聚糖、改性殼聚糖、澱粉、纖維素、改性纖維素、纖維蛋白、絲蛋白、海藻酸、硫酸軟骨素、瓊脂、葡聚糖或褐藻酸中的一種或至少兩種的混合物；所述的管壁的內層為纖維支架結構，納米纖維表面積較大，具有快速降解特性，三七粉末均勻分布在所述纖維支架中，可以包含在纖維絲內部，也可以在纖維絲的表面；隨著纖維支架的快速降解，三七粉末能快速釋放，起到快速抗血栓的作用；所述的構成管壁內層的纖維絲直徑為200 600nm ；所述的內層優選採用靜電紡絲方法製備，將均勻混有三七粉末顆粒的可降解天然生物材料進行電紡，得到纖維絲；採用可降解的天然生物材料結合三七，在手術初期，釋放藥物，起到快速抗血栓的作用；所述可降解天然生物材料優選為殼聚糖、膠原蛋白、絲素蛋白、明膠、改性殼聚糖、澱粉、纖維素、改性纖維素、纖維蛋白、絲蛋白、蠶絲、海藻酸、透明質酸、硫酸軟骨素、瓊脂、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、葡聚糖或褐藻酸鈉中的一種或至少兩種混合物；所述的內層中三七粉末含量質量百分比大於5%， 質量含量小於5%的內層抗血栓能力不明顯；內層中三七粉末含量優選質量百分比為11. 8 50%，其餘為可降解的天然生物材料；所述內層內徑小於6mm,優選4 5mm,最優選為5mm ；一種加載有三七藥物的人工血管的製備方法，包括以下步驟(I)外層的製備將不可降解的聚合物材料烘乾後擠出成型，冷卻後得到人工血管 的外層；或是將不可降解的聚合物材料熔融後，加入到模具中，冷卻後脫模，得到人工血管的外層；(2)內層的製備通過靜電紡絲的方法製備內層；靜電紡絲的方法如下可降解的天然生物材料和三七粉末分別溶於溶劑中，得到紡絲溶液和三七藥物溶液，其中可降解的天然生物材料的終濃度為質量體積比10 20%，三七粉末的終濃度為質量體積比I 10% ;將紡絲溶液進行同軸靜電紡絲並收集在圓柱體的接收器表面，控制電壓在15 25kV、推進速度為2 8mL/h，轉速為每分鐘50 300轉，圓柱體的直徑為5 10_，內層從接收器表面分離，得到纖維支架內層；纖維支架內層中的纖維直徑為200 600nm。(3)包裹在內層表面的中間層的製備，通過靜電紡絲方法或塗膜方法製備中間層①用溶劑溶解可降解高分子材料和三七粉末，得到紡絲溶液，其中可降解高分子材料的終濃度為質量體積比10 20%，三七粉末的終濃度為質量體積比10 20% ;將紡絲溶液進行同軸電紡，得到的纖維接收在步驟(2)製備的覆蓋有內層的圓柱體上，控制電壓為10 30kV、推進速度為2 6mL/h，去除殘留溶劑後脫模，得到包裹在內層表面的納米纖維中間層；納米纖維中間層中纖維的直徑為200 2000nm ；②用溶劑溶解可降解高分子材料和三七粉末，得到紡絲溶液，其中可降解高分子材料的終濃度為質量體積比10 20%，三七粉末的終濃度為質量體積比10 20% ;將紡絲溶液進行靜電紡絲，得到的纖維接收在圓柱體上，控制電壓為10 30kV、推進速度為2 6mL/h，去除殘留溶劑後脫模，得到納米纖維中間層；納米纖維中間層中纖維的直徑為200 2000nm ;中間層套在步驟(2)製備得到的內層外面，連接，得到包裹在內層表面的中間層；③將可降解高分子材料溶於溶劑得到溶液A，其中可降解高分子材料的終濃度為質量體積比為10 20%;將三七粉末溶解於溶劑，並加入可降解高分子材料得到混合液B，其中三七粉末的終濃度為質量體積比10 20%，可降解高分子材料終濃度為質量體積比2 10%;然後,將溶液A塗膜在圓柱金屬管外表面,37 50°C下放置至半乾燥後再用混合液B接著塗膜，再重複使用溶液A和混合B交替塗膜0次或至少一次，成膜；於37 50°C乾燥後從圓柱體上分離，得到中間層；中間層套在步驟(2)製備得到的內層外面，連接，得到包裹在內層表面的中間層；
(4)加載有三七藥物的人工血管的製備將步驟(I)製備的外層套在步驟(3)所得的包裹在內層表面的中間層外面，將各層連接，得到加載有三七藥物的人工血管。所述的三七粉末為三七粉末顆粒，其粒徑優選為100 500nm ；步驟(I)中所述的不可降解的聚合物材料優選為聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、膨體聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮、聚環氧乙烷、聚碸或聚甲醛中的一種或至少兩種的混合物；
步驟(I)中所述的烘乾的溫度優選為60 100°C ；步驟(I)中所述的擠出成型的條件優選為剪切速率50 120r/min ;第一段溫度為150 175°C，第二段溫度為160 180°C，第三段溫度為175 200°C; 口模溫度為180 190°C，通過調整口模尺寸得到不同的管材壁厚；步驟(2)和(3)中所述的溶劑優選為甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、四氫呋喃、二甲基亞碸、六氟異丙醇、三氟乙醇、二氯甲烷、甲醇、氯仿、二噁烷、三氟乙烷、三氟乙酸或水中的一種或至少兩種的混合液；步驟(2)中所述的可降解的天然生物材料優選為膠原蛋白、絲素蛋白、明膠、殼聚糖、改性殼聚糖、澱粉、纖維素、改性纖維素、纖維蛋白、絲蛋白、蠶絲、海藻酸、透明質酸、硫酸軟骨素、瓊脂、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、葡聚糖或褐藻酸鈉中的一種或至少兩種；所述的改性殼聚糖包括化學改性的殼聚糖和物理改性的殼聚糖；化學改性又分為醯化、羧基化、烷基化、醚化、接枝反應等，物理改性分為聚電解質複合和小分子無機物填充等;步驟(3)中所述的可降解高分子材料優選為聚乳酸、聚已內酯、聚羥基乙酸、聚對苯二甲酸乙二酯、聚輕基燒基酸酯(Polyhydroxyalkanoates, PHA)、聚碳酸酯、聚乙二醇、聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)、聚羥基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、膠原蛋白、明膠、殼聚糖、改性殼聚糖、澱粉、纖維素、改性纖維素、纖維蛋白、絲蛋白、海藻酸、硫酸軟骨素、瓊脂、葡聚糖或褐藻酸中的一種或至少兩種；步驟(3)③中使用所述的溶液A得到的可降解高分子塗膜層的厚度為50 100 u m ;使用所述的溶液B得到的三七粉末塗膜層厚度為200 500 y m ;步驟(3)②、③和步驟(4)中所述的連接方式優選為超聲融合、使用不可降解縫線進行縫合或使用不可降解溶膠充填兩層縫隙後交聯；所述的超聲融合的功率優選為20000 30000Hz ；所述的交聯的方式為UV交聯或加熱交聯。一種加載有三七藥物的人工血管，通過上述製備方法得到；所述的加載有三七藥物的人工血管作為植入人體醫療器械在臨床中進行應用。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果(I)本發明通過將藥物三七複合到人工血管中，構建三層結構，包含緻密層，長效抗血栓和快速降解層，實現藥物的不同階段釋放(短期和長效相結合)，以達到良好和持續的抗血栓效果。(2)本發明人工血管實現三七藥物在抗血栓治療方面的直接、高效應用。(3)本發明提供的人工血管，中間層核鞘結構的纖維絲或者含藥物塗膜，均能於血管破損處快速將內部包含的三七藥物釋放出來，達到快速止血的作用。尤其適用於作為血液透析用人工血管。(4)本發明提供的加載有三七藥物的人工血管降低三七藥物的使用劑量，毒副作用低；無需口服、注射等，效果持續穩定。( 5 )本發明提供的製備方法保護核心物質的活性，避免電紡溶液體系對藥物、生長因子的活性影響；其中電紡納米纖維支架仿生結構有利於組織修復，能夠更好地吸附和生長血液中幹細胞、內皮細胞。(6)電紡結構非常利於血管生長相關細胞的遷移和生長，對於血管修復具有很好的作用，起到天然的抗血栓效果。(7)電紡結構和三七結合能實現在血管內壁原位實現抑制血小板聚集的作用，達到很好的抗血栓效果。
圖I是人工血管的立體示意圖；其中I為外層，2為中間層，3為內層。圖2是人工血管的剖面示意圖；其中，I為外層，2為中間層，3為內層。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例(I)外層的製備①將聚氨酯(BASF，1180A聚醚型聚氨酯)於70°C中恆溫乾燥4h，把烘乾好聚氨酯物料加入到擠出機料筒中，設定加工條件剪切速率60r/min，第一段溫度155°C，第二段溫度165°C，第三段溫度180°C，口模溫度180°C，剪切熔融擠出後冷卻成型，得到人工血管的外層，控制口模尺寸和牽引速率得到壁厚為0. 2mm的管材，為人工血管的外層。②將聚偏氟乙烯(Arkema，Kynar740)於90°C中恆溫乾燥4h，把烘乾好聚偏氟乙烯物料加入到擠出機料筒中，設定加工條件剪切速率110r/min，第一段溫度175°C，第二段溫度180°C，第三段溫度190°C，口模溫度185°C，剪切熔融擠出後冷卻成型，得到人工血管的外層，控制口模尺寸和牽引速率得到壁厚為0. 4mm的管材，為人工血管的外層。③將聚氨酯(BASF，1190A聚醚型聚氨酯)於80°C中恆溫乾燥4h，把烘乾好聚氨酯物料加入到擠出機料筒中，設定加工條件剪切速率80r/min，第一段溫度165°C，第二段溫度170°C，第三段溫度186°C，口模溫度183°C，剪切熔融擠出後冷卻成型，得到人工血管的外層，控制口模尺寸和牽引速率得到壁厚為0. 4mm的管材，為人工血管的外層。④或是將聚碳酸酯(Bayer，型號2858)顆粒IOg在氮氣保護下升溫到200°C熔融。使用不鏽鋼製備兩層圓柱形套筒，間距0. 3mm。將熔融後的聚碳酸酯加入到管型模具的外壁中間中，並保持200°C下IOmin待聚碳酸酯在管壁中均勻分布。以10°C /min緩慢冷卻至室溫，聚合物凝固後脫模，得到人工血管的外層，該外層壁厚為0. 3_。(2)內層的製備①靜電紡絲的方法如下依次將明膠(sigma，藥典級)和三七粉末(雲南文山三七研究院)(粒徑IOOnm)溶解在六氟異丙醇裡，明膠的濃度為質量體積比10%，三七粉末的質量體積比為10%，得到紡絲溶液。以不鏽鋼圓柱體為接收器，外徑5mm，轉速lOOrpm。用玻璃注射器吸取紡絲溶液，通過聚四氟乙烯導管將紡絲溶液從微量注射泵傳到紡絲針尖，注射速度為2mL/h。紡絲針尖距離接收器20cm，針尖沿接收輥縱向左右來回運動，擺速為Icm/S。在針尖加上15kV電壓，開始電紡。電紡結束後取下接收器，在40°C下保存在真空乾燥箱中4天，除去纖維中殘餘溶劑，得到的纖維支架內層厚度為0. 1mm，所述內層纖維絲直徑為600nm。內層取出或仍覆在不鏽鋼圓柱體外表面。②靜電紡絲的方法如下依次將羧甲基改性殼聚糖(Heppe Medical Chitosan,70%改性)和三七粉末(500nm)溶解在六氟異丙醇裡，改性殼聚糖的濃度為質量體積比15%，三七的濃度為質量體積比2%， 得到紡絲溶液。以不鏽鋼圓柱體為接收器，外徑5mm，轉速280rpm。用玻璃注射器吸取紡絲溶液，通過聚四氟乙烯導管將紡絲溶液從微量注射泵傳到紡絲針尖，注射速度為8mL/h。紡絲針尖距離接收器20cm，針尖沿接收輥縱向左右來回運動，擺速為lcm/s。在針尖加上25kV電壓，開始電紡。電紡結束後取下導管，在40°C下保存在真空乾燥箱中4天，除去纖維中殘餘溶劑，得到的纖維支架內層的厚度為0. Imm,所述內層纖維絲直徑為200nm。內層取出或仍覆在不鏽鋼圓柱體外表面。 ③靜電紡絲的方法如下依次將羧甲基纖維素鈉(Sigma，分子量9萬)和三七粉末(粒徑300nm)溶解在六氟異丙醇裡，纖維素的濃度為質量體積比20%，三七的濃度為質量體積比6%，得到紡絲溶液。以不鏽鋼圓柱體為接收器，外徑8mm，轉速150rpm。用玻璃注射器吸取紡絲溶液，通過聚四氟乙烯導管將紡絲溶液從微量注射泵傳到紡絲針尖，注射速度為Wh0紡絲針尖距離接收器20cm，針尖沿接收輥縱向左右來回運動，擺速為lcm/s。在針尖加上20kV電壓，開始電紡。電紡結束後取下導管，在40°C下保存在真空乾燥箱中4天，除去纖維中殘餘溶劑，得到的纖維支架內層的厚度為0. 1mm，所述內層纖維絲直徑為400nm。內層取出或仍覆在不鏽鋼圓柱體外表面。(3)中間層或包裹在內層表面的中間層的製備①用六氟異丙醇溶解聚乳酸(Purac，分子量24萬)、三七藥物和明膠(Sigma)，其中聚乳酸的濃度為質量體積比10%，三七藥物的濃度為質量體積比20%，明膠的濃度為質量體積比4%。以不鏽鋼圓柱體為接收器,外徑5mm,轉速IOOrpm,注射速度為2mL/h。紡絲針尖距離接收器20cm，針尖沿接收輥縱向左右來回運動，擺速為lcm/s。在針尖加上12kV電壓，開始電紡。電紡結束後取下導管，在40°C下保存在真空乾燥箱中4天，除去纖維中殘餘溶劑，得到納米纖維中間層，所述納米纖維直徑為2000nm。②用六氟異丙醇溶解聚己內酯(Sigma，分子量8萬)和三七藥物得到紡絲溶液，其中聚己內酯的濃度為質量體積比16%，三七藥物的濃度為質量體積比15%。以步驟(2)製備的覆蓋有內層的圓柱體為接收器，外徑5mm，轉速200rpm，注射速度為4mL/h。紡絲針尖距離接收器20cm，針尖沿接收輥縱向左右來回運動，擺速為lcm/s。在針尖加上30kV電壓，開始電紡，條件同上，去除殘留溶劑後脫模，得到包裹在內層表面的納米纖維中間層，所述納米纖維直徑為600nm。③用六氟異丙醇溶解聚乳酸、三七藥物和明膠，得到紡絲溶液，其中聚乳酸的濃度為質量體積比10%，三七藥物的濃度為質量體積比10%，明膠的濃度為質量體積比6%。以步驟(2)製備的覆蓋有內層的圓柱體為接收器，外徑5mm，轉速200rpm，注射速度為6mL/h。紡絲針尖距尚接收器20cm，針尖沿接收棍縱向左右來回運動，擺速為lcm/s。在針尖加上20kV電壓，開始電紡，條件同上，去除殘留溶劑後脫模，得到包裹在內層表面的納米纖維中間層，所述納米纖維直徑為lOOOnm。④將聚乙二醇(Sigma，分子量35000)單獨溶於六氟異丙醇，濃度為16%，得到聚乙二醇溶液；將三七粉末和聚乙二醇溶於六氟異丙醇溶劑形成混合溶液，其中三七粉末的終濃度為質量體積比15%，聚乙二醇的終濃度為質量體積比5%。將聚乙二醇溶液均勻塗膜在外徑5mm的圓柱體表面，40°C下放置2h至半乾燥狀態，再在該膜層上均勻塗膜混合溶液，形成第二層。50°C下乾燥5h成型，從圓柱體上分離即得到中間層，其中聚乙二醇塗膜層厚度為100 u m,三七粉末塗膜層為300 u m。
⑤按④中步驟，得到塗膜第二層後，40°C下乾燥2h後，再在該膜層上均勻塗膜聚乙二醇溶液，形成第三層，40°C下乾燥3h後，再在第三層上均勻塗膜混合溶液，形成第四層，50°C下乾燥5h後成型，從圓柱體上分離即得到中間層，其中聚乙二醇塗膜層厚度均為100 u m,三七粉末塗膜層厚度均為200 u m。(4)將步驟(3)①、④或⑤得的中間層套在步驟(2)得到的內層表面，使用20000Hz頻率超聲融合。每隔IOcm距離通過點融合的方式將內、中兩層連接在一起。(5)加載有三七藥物的人工血管的製備將步驟(I)製備的外層套在步驟(3)中②、③或步驟(4)中得到的內層和中間層已連接的管道外面，使用30000Hz頻率超聲融合，每隔IOcm距離進行點融合，得到加載有三七藥物的人工血管。(6)在體外模擬條件下，採用步驟(5)製備的人工血管，測試藥物降解情況。以剪取5cm人工血管，環氧乙烷滅菌後浸泡在0. OlM磷酸鹽緩衝溶(PBS溶液)中(pH約7. 4)，在37°C,5% CO2細胞培養箱中放置。每隔7天使用紫外吸光儀檢測溶液中游離的藥物含量。結果顯示，藥物從浸泡第二天開始持續釋放。觀測到第六個月時，藥物總量約釋放30%，說明人工血管對藥物的緩釋效果非常明顯。對人工血管釋放出的三七藥物應用高效液相色譜(HPLC)法測定三七藥物中總皂苷含量，與純三七藥物中總皂苷含量一致，平均約為11 %。可見人工血管對藥物活性的保留很好。效果實施例採用是實施例步驟(5)方法製備的人工血管，使用實驗狼狗(中山大學實驗動物中心)進行體內實驗。人工血管外、中、內層分別以上述各層製備實施例得到的人工血管進行動物體內實驗①③②(即實施例步驟(I)①製備的外層+步驟(3)③製備中間層+步驟(2)②製備的內層)、②④③(即實施例步驟(I)②製備的外層+步驟(3)④製備的中間層+步驟
(2)③製備的內層)、④⑤①(即實施例步驟(I)④製備的外層+步驟(3)⑤製備的中間層+步驟(2)①製備的內層)、③①②(即實施例步驟(I)③製備的外層+步驟(3)①製備的中間層+步驟(2)②製備的內層)、①④②(即實施例步驟(I)①製備的外層+步驟(3)④製備的中間層+步驟(2)②製備的內層)、③⑤①(即實施例步驟(I)③製備的外層+步驟(3)⑤製備的中間層+步驟(2)①製備的內層)、②②③(即實施例步驟(I)②製備的外層+步驟(3)②製備的中間層+步驟(2)③製備的內層)組合，並以②-③(即實施例I步驟(I)②製備的外層+步驟(2)③製備的內層)、-②①(即實施例I步驟(3)②製備的中間層+步驟(2)①製備的內層)、④④-(即實施例I步驟(I)④製備的外層+步驟(3)④製備的中間層)作為對照組，每組選取3隻實驗狼狗進行以下處理。無菌操作下，將後腿肌肉剝開暴露大動脈。選取一段約15cm長的部分，兩端使用止血鉗夾住後從中間截去5cm。用可降解縫線採用端位縫合的方法將無菌人工血管縫合到缺損部位。放開止血鉗後觀測縫合情況，無滲漏後逐層縫合傷口。採取不同時間點觀察體內人工血管是否有栓塞現象。於第2月進行模擬穿刺實驗。將手術部位清理乾淨，無菌操作下，將後腿肌肉剝開暴露人工血管。使用前端尖銳，I. Omm直徑的不鏽鋼針以30°斜角進行穿刺，以針頭戳破血管壁剛進入血管為限。然後拔出針頭，觀察止血情況。每組分別取一隻實驗狗解剖觀察。實驗效果如表I所示表I :
權利要求
1.一種加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述人工血管依次由緊密連接的內層、中間層和外層構成；外層由不可降解的聚合物材料組成；中間層由可降解高分子材料及分布於其表面和/或內部的三七粉末組成；內層由可降解天然生物材料及分布於其表面和/或內部的三七粉末組成；內層中三七粉末含量的質量百分比大於5% ;中間層中三七粉末的含量高於內層中三七粉末的含量。
2.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於 所述的不可降解的聚合物材料為聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、膨體聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚酮、聚環氧乙烷、聚碸或聚甲醛中的一種或至少兩種的混合物； 所述的可降解高分子材料為聚乳酸、聚已內酯、聚羥基乙酸、聚對苯二甲酸乙二酯、聚羥基烷基酸酯、聚碳酸酯、聚乙二醇、聚羥基丁酸戊酸酯、聚羥基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚乙烯醇、聚氧乙烷、膠原蛋白、明膠、殼聚糖、改性殼聚糖、澱粉、纖維素、改性纖維素、纖維蛋白、絲蛋白、海藻酸、硫酸軟骨素、瓊脂、葡聚糖或褐藻酸中的一種或至少兩種的混合物； 所述的可降解的天然生物材料為膠原蛋白、絲素蛋白、明膠、殼聚糖、改性殼聚糖、澱粉、纖維素、改性纖維素、纖維蛋白、絲蛋白、蠶絲、海藻酸、透明質酸、硫酸軟骨素、瓊脂、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、葡聚糖或褐藻酸鈉中的一種或至少兩種混合物。
3.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於 所述的中間層為納米纖維層或薄膜層；納米纖維層由直徑為200 2000nm的纖維絲構成，其中三七粉末顆粒包含在纖維絲內部形成鞘芯結構；薄膜層為具有至少兩層的塗膜層結構，塗膜層為可降解高分子塗膜層和三七粉末塗膜層的交替結構；其中可降解高分子塗膜層靠近內層，厚度為50 200 μ m ;三七粉末塗膜層靠近外層，厚度為200 500 μ m。
4.根據權利要求I或3所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述的內層為纖維支架結構，其中纖維絲直徑為200 600nm，三七粉末均勻分布在纖維絲的內部或表面。
5.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述的外層的壁厚為O. 2 O. 4_。
6.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述內層內徑小於 6mm。
7.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述內層內徑為4 5mm。
8.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述三七粉末為三七粉末顆粒，顆粒粒徑為100 500nm。
9.根據權利要求I所述的加載有三七藥物的人工血管，其特徵在於所述的中間層中的三七粉末含量為質量百分比38 60% ;所述的內層中的三七粉末含量為質量百分比11.8 50%。
10.權利要求I 9任一項所述的加載有三七藥物的人工血管的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 (I)外層的製備將不可降解的聚合物材料烘乾後擠出成型，冷卻後得到人工血管的外層；或是將不可降解的聚合物材料熔融後，加入到模具中，冷卻後脫模，得到人工血管的外層； (2)內層的製備通過靜電紡絲的方法製備內層； 靜電紡絲的方法如下可降解的天然生物材料和三七粉末分別溶於溶劑中，得到紡絲溶液和三七藥物溶液，其中可降解的天然生物材料的終濃度為質量體積比10 20%，三七粉末的終濃度為質量體積比I 10% ;將紡絲溶液進行同軸靜電紡絲並收集在圓柱體的接收器表面，控制電壓在15 25kV、推進速度為2 8mL/h，轉速為每分鐘50 300轉，圓柱體的直徑為5 10_，內層從接收器表面分離，得到纖維支架內層； (3)包裹在內層表面的中間層的製備，通過靜電紡絲方法或塗膜方法製備中間層 ①用溶劑溶解可降解高分子材料和三七粉末，得到紡絲溶液，其中可降解高分子材料的終濃度為質量體積比10 20%，三七粉末的終濃度為質量體積比10 20% ;將紡絲溶液進行同軸電紡，得到的纖維接收在步驟(2)製備的覆蓋有內層的圓柱體上，控制電壓為10 30kV、推進速度為2 6m L/h，去除殘留溶劑後脫模，得到包裹在內層表面的納米纖維中間層； ②用溶劑溶解可降解高分子材料和三七粉末，得到紡絲溶液，其中可降解高分子材料的終濃度為質量體積比10 20%，三七粉末的終濃度為質量體積比10 20%;將紡絲溶液進行靜電紡絲，得到的纖維接收在圓柱體上，控制電壓為10 30kV、推進速度為2 6mL/h，去除殘留溶劑後脫模，得到納米纖維中間層；中間層套在步驟(2)製備得到的內層外面，連接，得到包裹在內層表面的中間層； ③將可降解高分子材料溶於溶劑得到溶液A，其中可降解高分子材料的終濃度為質量體積比為10 20%;將三七粉末溶解於溶劑，並加入可降解高分子材料得到混合液B，其中三七粉末的終濃度為質量體積比10 20%，可降解高分子材料終濃度為質量體積比2 10% ;然後，將溶液A塗膜在圓柱金屬管外表面,37 50°C下放置至半乾燥後再用混合液B接著塗膜，再重複使用溶液A和混合B交替塗膜O次或至少一次，成膜；於37 50°C乾燥後從圓柱體上分離，得到中間層；中間層套在步驟(2)製備得到的內層外面，連接，得到包裹在內層表面的中間層； (4)加載有三七藥物的人工血管的製備將步驟(I)製備的外層套在步驟(3)所得的包裹在內層表面的中間層外面，將各層連接，得到加載有三七藥物的人工血管。
11.根據權利要求10所述的加載有三七藥物的人工血管的製備方法，其特徵在於 步驟(2)和(3)中所述的溶劑為甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、四氫呋喃、二甲基亞碸、六氟異丙醇、三氟乙醇、二氯甲烷、甲醇、氯仿、二噁烷、三氟乙烷、三氟乙酸或水中的一種或至少兩種的混合液。
12.根據權利要求10所述的加載有三七藥物的人工血管的製備方法，其特徵在於 步驟(I)中所述的烘乾的溫度為60 100°C ；步驟(I)中所述的擠出成型的條件為剪切速率50 120r/min ;第一段溫度為150 175°C，第二段溫度為160 180°C，第三段溫度為175 200°C ; 口模溫度為180 190°C。
13.根據權利要求10所述的加載有三七藥物的人工血管的製備方法，其特徵在於 步驟(3)②、③和步驟(4)中所述的連接方式為超聲融合、使用不可降解縫線進行縫合或使用不可降解溶膠充填兩層縫隙後交聯；所述的超聲融合的功率為20000 30000Hz ;所述的交聯的方式為UV交聯或加熱交聯。
14.權利要求I 9任一項所述的加載有三七藥物的人工血管作為植入人體醫療器械在臨床中的應用。
全文摘要
本發明提供一種加載有三七藥物的人工血管及其製備方法與應用。該人工血管依次由緊密連接的內層、中間層和外層構成；外層由不可降解的聚合物材料組成；中間層由可降解高分子材料及分布於其表面和/或內部的三七粉末組成；內層由可降解天然生物材料及分布於其表面和/或內部的三七粉末組成；內層中三七粉末含量質量百分比大於5％；中間層中三七粉末的含量高於內層中三七粉末的含量。外層為不可降解層，主要作用為保護和長久替代血管；中間層為長效抗血栓層，可降解高分子可達到緩慢釋放藥物而起到長效抗血栓的作用；內層為快速降解層，當血管被外物穿刺損傷時，其內部包裹的三七藥物將直接暴露於創口，快速止血，這尤其適用於血液透析等產品的應用。
文檔編號A61F2/06GK102784015SQ20121031423
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者徐弢, 袁玉宇, 詹澤豐, 賴奎霖 申請人:廣州邁普再生醫學科技有限公司, 深圳邁普再生醫學科技有限公司