一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法，属于人工血管技术领域，该制备方法包括以下步骤：（1）将PCL、PLA和TPU按照质量比为（7～9）:（1～3）:（0～2）共混造粒；（2）将料粒于190～220℃下融化、热压制得薄膜；（3）在实心圆柱外包裹铝箔纸层，再在铝箔纸层外包裹薄膜，然后再包裹一层铝箔纸层后置于空心圆柱内，然后放入高压反应釜中采用超临界CO2微孔发泡制得单层复合材料发泡管；（4）将三个不同弹性模量单层复合材料发泡管嵌套，相邻单层复合材料发泡管间的间隙填充凝胶或蛋白即得顺应性可调的多层复合人工血管。

A preparation method of multi-layer composite vascular prosthesis with adjustable compliance

The invention discloses a preparation method of multi-layer composite artificial blood vessel with adjustable compliance, which belongs to the technical field of artificial blood vessel. The preparation method comprises the following steps: (1) PCL, PLA and TPU are blended and granulated according to the mass ratio (7-9): (1-3): (0-2); (2) pellets are melted and hot pressed at 190-220 degrees Celsius; (3) aluminum foil is wrapped around a solid cylinder. The paper layer is then wrapped outside the aluminum foil layer, then wrapped in a layer of aluminum foil, then placed in a hollow cylinder, and then placed in a high-pressure reactor. The monolayer composite foam tube is made by supercritical CO2 microcellular foaming. (4) the three different elastic modulus single-layer composite foam tubes are nested, and the gaps between adjacent single layer composite foams are filled with gel or protein. Sexually adjustable multi-layer composite artificial blood vessel.

【技术实现步骤摘要】
一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法
本专利技术属于人工血管
，具体涉及一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法。
技术介绍
当人体某部位的血管由于衰老、动脉硬化、栓塞或破损等原因不能保证人体正常供血时，需采用人工血管进行置换、搭桥或介入等外科手术进行治疗。人体血管具有三层结构，血管的生物力学性能中，最重要的是血管的顺应性。顺应性是指在正常舒张压下，人工血管管腔内压力作用引起的管壁扩张程度，即血管壁面受血流脉动引起的应力与应变之间的关系。血管由于其动态的血液流动环境和独特的性能要求，动脉血管的应力应变曲线（例如单轴拉伸）是高度非线性的，如图1所示，在拉伸过程中随着应变增加，应力先缓慢增长经过“足趾区”（Toeregion）后迅速线性增高，保证血管能够维持血压输送血液，而且在血压过高时不会破裂，这种非线性力学特性是保证血管顺应性的关键机制。血管顺应性过小会限制血流通过，造成血管管腔内狭窄，导致移植失败，顺应性过大则不利于血流保持稳定的血压范围，这点在小口径血管中表现的尤为突出。理想的人工血管应当具有良好的组织相容性、血液相容性和顺应性，顺应性较差的人造血管缝合至正常顺应性的天然血管时将在连接处局部引起血液动力的变化，这是由于：（1）在连接处由于不同的管壁弹性造成不同的压力波传播率，引起波的反射并形成涡流，容易导致血液凝结和细胞内壁增殖。（2）由于人工血管和宿主血管的直径膨胀率不同，在吻合处将会有过多的应力产生，导致吻合处产生缝合线的疲劳、宿主大动脉产生剪切力、并产生纤维组织。为了得到良好的压力传输且避免反射效应产生，移植后的人工血管必须与宿主血管有相近的力学性能。虽然人们从各种方面，如材料的选择、织物结构、后处理方法等，进行探索和改进，但迄今为止各种人工血管的顺应性仍不能和人体动脉相比拟。在人工血管的研发过程中，如何有效地提高其纵向径向顺应性，一直是一个主要的研究方向。现有技术中大多采用静电纺丝法制备人工血管，但是不可避免的要引入有机溶剂来对高分子材料进行处理，在溶剂挥发过程中难以完全去除，在后续使用中对人体产生毒副作用。仿生人工血管的构建，该研究在我国还处于探索阶段，目前研究大多使用单层人工血管，难以仿生人体血管复杂的微观结构和功能性。构建多层复合人工血管，更好的实现血管的功能性，是新型人工血管研发的必然趋势。作为研究热点，如何仿生制备，并提高结构设计和优化效率，利用血管结构实现顺应性有序调控，是一个新的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法。基于上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法，包括以下步骤：（1）将PCL、PLA和TPU按照质量比为（7～9）:（1～3）:（0～2）共混造粒；（2）将料粒于190～220℃下融化、热压制得薄膜；（3）在实心圆柱外包裹铝箔纸层，再在铝箔纸层外包裹薄膜，然后再包裹一层铝箔纸层后置于空心圆柱内，然后放入高压反应釜中采用超临界CO2微孔发泡制得单层复合材料发泡管；（4）将三个不同弹性模量单层复合材料发泡管嵌套，相邻单层复合材料发泡管间的间隙填充凝胶或蛋白即得顺应性可调的多层复合人工血管。进一步地，步骤（4）中，外层复合材料发泡管的弹性模量＞中层复合材料发泡管的弹性模量＞内层复合材料发泡管的弹性模量。进一步地，步骤（2）中，所述热压制过程为二次挤压操作，具体为：a.待平板硫化机的温度达到190℃后，将粒料置于厚度为0.5mm的空心钢板内，空心钢板上下平面覆盖聚四氟乙烯膜，平板硫化机放入加热板，待粒料融化后挤压5min制得薄片；b.将所述薄片在热压机上进行二次挤压，得到厚度为0.1～0.2mm的薄膜。进一步地，步骤（3）中，所述实心圆柱的直径为3～7mm，所述空心圆柱的内径为5～9mm；所述铝箔纸层由两层以上铝箔纸制成。进一步地，步骤（3）中，所述发泡为35～50℃、1500～2000PSI下超临界CO2微孔发泡过程，发泡时恒温恒压保持0.5～4h后将反应釜置于冰水中并迅速泄压，泄压时间小于2s。进一步地，步骤（1）中采用挤出装置共混造粒。本专利技术提供的方法制备出的多层复合人工血管模拟了天然血管的三层结构，并且通过控制PLA、PCL和TPU组成以及发泡条件来控制每层复合材料发泡管的内部泡孔大小、开闭孔程度、泡孔尺寸分布，进而使每层复合材料发泡管弹性模量可控，达到外层复合材料发泡管的弹性模量＞中层复合材料发泡管的弹性模量＞内层复合材料发泡管的弹性模量的目的。内层复合材料发泡管最软，弹性模量最小，能够适应因血流压力变化造成的形变，克服人工血管容易形成血栓的问题，提高人工血管的顺应性。多层复合人工血管在血流脉冲过程中，内、中、外各层抵抗变形的能力分阶段依次产生作用，宏观应力应变曲线近似为三段斜率直线连成，近似模拟血管的非线性力学特性，使复合人工血管接近天然血管顺应性的力学性能。另外，复合材料发泡管中PCL与PLA在此工艺条件下参与发泡，而TPU不参与发泡，TPU在材料内部生成微米粒级结构，该微米粒可以作为交联点，有效提高材料的韧性。同时在发泡过程中，薄膜卷成的人工血管，血管两端对接的的接口在超临界发泡中由于温度、压力的升高，聚合物进入超临界状态，接口处自动结合，沿血管壁不会形成接缝，增强了其人工血管的通畅性，不易形成血栓。与现有的静电纺丝法相比，本申请无需引入额外的溶剂，具有无毒无害的特点，且静电纺丝纤维间是搭接形式结合，具有宏观力学性能较低的劣势。而本申请采用的凝胶或蛋白能为血管细胞生长提供诱发点，促进细胞生长，缩短血管愈合时间。附图说明图1是实施例1～5制备的单层复合材料发泡管的拉伸力学性能图；图2是实施例1制备的复合材料发泡管内部结构电镜图；图3是本专利技术多层复合人工血管的结构示意图。具体实施方式一、发泡条件确定由于PCL为基体材料，其对发泡条件影响具有指导意义，因此考察发泡条件时仅以PCL为原料进行考察来指导实验。制备PCL薄膜：（1）将设定平板硫化机的温度为190℃，温度达到后，将PCL粒料放在厚度为0.5mm的空心钢板内，上下平面盖上聚四氟乙烯膜，放入加热板，约15min后融化，融化后挤压5min左右，取出薄片；将薄片在热压机上进行二次挤压，得到厚度约为0.2mm的薄膜；（2）在直径为0.3mm的实心圆柱外包裹铝箔纸层（两层铝箔纸制成），再在铝箔纸层外包裹薄膜，然后再包裹一层铝箔纸层（两层铝箔纸制成）后置于内径为0.5mm的空心圆柱内制得预发泡样品。1、确定发泡温度选取9个相同的预发泡样品分别置于放入高压反应釜中，7个样品的发泡温度依次设为38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃，待温度稳定后，充入CO2增大压强至1500PSI，保持恒温恒压的状态1h，然后将反应釜放入冰水中，同时迅速泄压，得到单层PCL发泡管，测定其发泡倍率，结果见表1。从表1可以看出，发泡温度为42℃时，发泡倍率最大，其中发泡倍率越大，泡孔壁越薄，越易于形成开孔结构，有利于物质在人工血管壁内外运输。2、确定发泡压力选取7个相同的预发泡样品分别置于放入高压反应釜中，5个样品的发泡温度为、42℃，待温度稳定后，充入CO2增大压强，5个预发泡样品的发泡压力分别为1400PSI、1500PS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将PCL、PLA和TPU按照质量比为（7～9）:（1～3）:（0～2）共混造粒；（2）将粒料于190～220℃下融化、热压制得薄膜；（3）在实心圆柱外包裹铝箔纸层，再在铝箔纸层外包裹薄膜，然后再包裹一层铝箔纸层后置于空心圆柱内，然后放入高压反应釜中采用超临界CO2微孔发泡法制得单层复合材料发泡管；（4）将三个不同弹性模量单层复合材料发泡管嵌套，相邻单层复合发泡材料管间的间隙填充凝胶或蛋白即得顺应性可调的多层复合人工血管。

【技术特征摘要】
1.一种顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将PCL、PLA和TPU按照质量比为（7～9）:（1～3）:（0～2）共混造粒；（2）将粒料于190～220℃下融化、热压制得薄膜；（3）在实心圆柱外包裹铝箔纸层，再在铝箔纸层外包裹薄膜，然后再包裹一层铝箔纸层后置于空心圆柱内，然后放入高压反应釜中采用超临界CO2微孔发泡法制得单层复合材料发泡管；（4）将三个不同弹性模量单层复合材料发泡管嵌套，相邻单层复合发泡材料管间的间隙填充凝胶或蛋白即得顺应性可调的多层复合人工血管。2.根据权利要求1所述的顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，外层复合材料发泡管的弹性模量＞中层复合材料发泡管的弹性模量＞内层复合材料发泡管的弹性模量。3.根据权利要求1或2所述的顺应性可调的多层复合人工血管的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述热压制过程为二次挤压操作，具体为：a....

【专利技术属性】
技术研发人员：侯建华，李倩，郭海洋，蒋晶，王小峰，裴莹，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41