一种仿生人造血管的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种仿生人造血管的制备方法，属于生物医学工程技术领域。本发明专利技术通过先将聚氨酯溶液涂刷在圆柱体模具上，使其在圆柱体模具表面形成一层薄且均匀的聚氨酯层，然后将制备好的定向纤维层均匀贴附在聚氨酯层的外表面上，然后在定向纤维层外表面涂刷和喷涂聚氨酯溶液，固化后即形成人造血管。通过此方法制备的人造血管中纤维的取向排列有利于血管中细胞的有序生长排列，可以达到控制其空间和取向、增加血管密度的目的，且制备工艺相对简单高效。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生人造血管的制备方法
本专利技术涉及一种仿生人造血管的制备方法，属于生物医学工程

技术介绍
随着人类生活条件的提高，血管类疾病的发病率也日益增加，治疗血管类疾病有效手段之一就是血管移植。但由于用于移植的异体血管数量稀少无法满足医疗需求，故人造血管成为最合适的代替品。人体的血管组织为三层结构，最外层结缔组织，中间层为取向的平滑肌组织，最内层为内皮细胞组成的薄膜结构。其中取向的平滑肌组织既是血管的支撑层，同时在血液流动中进行动能和势能的快速转化，保证血流的通畅。有效的模拟血管中的平滑肌组织取向层，成为构建人造血管重要研究方向。中国专利公布号CN103211663A，公开日期为2013年7月24日，专利技术名称为：具微纳仿生内膜结构的静电纺丝人工血管的制备方法，该专利技术公开了一种通过静电纺丝制备人工血管的方法，将高分子溶液静电纺到高速旋转的接收器上，得到取向纤维膜然后将取向纤维膜绕金属模具卷成管状，纤维取向方向和模具长轴方向相同再次进行静电纺丝，用套有取向纤维膜的金属模具接收得到了两层结构的人造血管。中国专利公布号CN106540327A，公开日期为2017年3月29日，专利技术名称为一种仿自然血管的三层人造血管支架及其制备方法，该专利技术公开了一种仿自然血管的三层人造血管支架及其制备方法，以生物相容性较好的聚合物材料为前驱体,通过静电纺丝作为三层人造血管的接触细胞的内层和外层,为人造血管提供良好的生物相容性,通过静电纺丝法制备了力学性能较好的纤维膜,作为三层人造血管的中间力学支撑层。制备得到的三层人造血管支架,生物相容性较好,力学性质较强。构成所述人造血管支架的纤维表面光滑、形貌均匀、纤维直径分布范围较窄,且血管生物性能和力学性能优异。以上两种方法制备的仿生人造血管，均通过静电纺丝制得，但是静电纺丝效率较低，且对纺丝液原料要求极高，工艺相对复杂，而且前者制备的血管需要内外翻转，翻转容易对血管产生一定的破坏，且对于小口径血管翻转困难较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供出一种仿生人造血管的制备方法，本专利技术的具体技术方案为：一种仿生人造血管的制备方法，所制备方法按以下步骤进行：a.聚氨酯溶液的制备将聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺按照1:9～2:8的质量比混合，以200～800r/min的速度在20～60℃环境下进行时间为2～6h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚氨酯溶液，将搅拌完成后的聚氨酯溶液放入真空度为-0.1～-0.05MPa的环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚氨酯溶液。b.定向纤维层的制备将纤维材料通过梳棉机进行开松分梳和除杂，使所有呈卷曲的纤维成为伸直且伸直方向一致的定向纤维层。其中，定向纤维层单位质量为10～20g/m2。纤维为棉或羊毛或蚕丝或聚酯纤维中的一种。c.胚体的制备将直径为3～10mm，长度为35～80cm的圆柱体模具安放在卷绕机上，卷绕机的主轴转速为50～100r/min；用刷子蘸取适量经步骤a制备的聚氨酯溶液涂刷在圆柱体模具上，在圆柱体模具表面形成一层薄且均匀的聚氨酯层，聚氨酯层厚度为0.08～0.15mm；关闭卷绕机使主轴停止转动，取0.1～0.2g经步骤b制备的定向纤维层均匀贴附在聚氨酯层的外表面上，然后用刷子蘸取适量经步骤a制备的聚氨酯溶液涂刷在定向纤维层外表面上，厚度为0.04～0.1mm，喷涂后将其放入去离子水中固化，时间为24～36h，即得到中间为定向纤维层、内外表面均为聚氨酯层的胚体。其中，圆柱体模具为金属模具或聚酯模具或陶瓷或聚四氟乙烯模具。贴附在聚氨酯层的外表面上的定向纤维层其纤维伸直排列方向与圆柱体模具轴向垂直或平行。d.人造血管的制备将经c步骤制备的胚体安放在卷绕机上，主轴以50～100r/min转速转动；然后将经a步骤制备的聚氨酯溶液倒入到喷枪中，并喷涂至胚体表面，喷涂聚氨酯的厚度为0.02～0.05mm；喷涂完成后，放入去离子水中进行二次固化，24～36h后取出在自然条件下干燥，即得到制备好的完整的人造血管。其中，喷涂的速度为50～200ml/h。本专利技术提出的一种仿生人造血管的制备方法是通过结构和功能仿生而设计和制备的功能人造血管。人体的血管组织为三层结构，最外层结缔组织，中间层为取向的平滑肌组织，最内层为内皮细胞组成的薄膜结构。其中取向的平滑肌组织既是血管的支撑层，同时在血液流动中进行动能和势能的快速转化，保证血流的通畅。本专利技术利用梳理机对纤维进行梳理，使其进行取向，形成类似于平滑肌取向层的结构，再通过与具有良好弹性的聚氨酯材料进行复合，构筑出取向纤维增强高弹性聚氨酯膜用作人造血管的中间层。依靠涂覆法人造血管中间层的两侧形成两层不同结构的膜，仿生人造血管的内膜和外部结缔组织。本专利技术选择聚氨酯作为人造血管制备原材料，是因为聚氨酯材料具有良好的弹性，能够保证血液在血管中顺畅流动，并快速的将动能转化成弹性势能再转化为动能，推动血液的流动，减少血栓的形成。同时聚氨酯材料具有良好的耐候性，其使用寿命可长达15～20年。本专利技术选择N,N-二甲基甲酰胺作为聚氨酯溶剂主要是因为N,N-二甲基甲酰胺是聚氨酯的良溶剂，同时成型后通过简单的浸泡在蒸馏水中就可以除去全部的溶剂，得到人造血管。本专利技术制备取向纤维层本专利技术中选取的聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺质量比为1:9～2:8，原因是聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺的质量比高于以上值会导致粘度太大，聚氨酯溶液无法从喷枪中喷出；聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺的质量比低于以上值，会导致血管中聚氨酯太少，血管强度不够。使用梳棉机作为常用的纤维梳理和除杂的机器，可以很好的控制纤维取向性，形成完全取向的纤维层。纤维层的厚薄由单位面积重量决定，重量越重，取向纤维层越厚，重量越轻，取向纤维层越薄。本专利技术中，选择的取向纤维层规格为10～20g/m2，是因为如果纤维层单位克重小于10g/m2，则会导致纤维层非常薄，单位面积内含有的纤维的根数少，无法起到增强的作用。如果纤维层单位克重大于20g/m2时，会导致单位面积内含有的纤维根数较多，增强后的人造血管膜材料较硬，与人体血管的性能不符。本专利技术中人造血管的制备中，选取棉纤维、羊毛、蚕丝或聚酯纤维来取向排列，是由于这些纤维强度较好，无毒无害且生物相容性好，对人体不会产生不良反应。增强层中所有纤维伸直方向与圆柱体模具轴向平行或垂直，可以分别对血管轴向和径向分别产生增强效果。本专利技术人造血管的制备中，由于人体血管内皮细胞层的厚度约为10μm，为完全模拟人体血管的内皮细胞层，在涂覆内层溶液时，考虑到成膜后收缩等原因，故选择涂覆的厚度为0.08～0.15mm，干燥后即可得到10μm左右厚度的膜。本专利技术人造血管制备时，可选择不同直径的圆柱体模具来满足不同直径人造血管的要求，也可选择不同聚氨酯涂层厚度和定向纤维排列厚度来满足不同厚度的人造血管的要求。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述。一种仿生人造血管的制备方法，制备步骤如下：a.聚氨酯溶液的制备将聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺按照1:9～2:8的质量比混合，以200～800r/min的速度在20～60℃环境下进行时间为2～6h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚氨酯溶液，将搅拌完成后的聚氨酯溶液放入真空度为-0.1～-0.05MPa的环境下脱泡2～6h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生人造血管的制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：a.聚氨酯溶液的制备将聚氨酯和N,N‑二甲基甲酰胺按照1:9～2:8的质量比混合，以200～800r/min的速度在20～60℃环境下进行时间为2～6h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚氨酯溶液，将搅拌完成后的聚氨酯溶液放入真空度为‑0.1～‑0.05MPa的环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚氨酯溶液；b.定向纤维层的制备将纤维材料通过梳棉机进行开松分梳和除杂，使所有呈卷曲状的纤维成为伸直且伸直方向一致的定向纤维层；其中，定向纤维层单位质量为10～20g/m2；c.胚体的制备将直径为3～10mm，长度为35～80cm的圆柱体模具安放在卷绕机上，卷绕机的主轴转速为50～100r/min；用刷子蘸取适量经步骤a制备的聚氨酯溶液涂刷在圆柱体模具上，在圆柱体模具表面形成一层薄且均匀的聚氨酯层，聚氨酯层厚度为0.08～0.15mm；关闭卷绕机使主轴停止转动，取0.1～0.2g经步骤b制备的定向纤维层均匀贴附在聚氨酯层的外表面上，然后用刷子蘸取适量经步骤a制备的聚氨酯溶液涂刷在定向纤维层外表面上，厚度为0.04～0.1mm，涂刷后将其放入去离子水中固化，时间为24～36h，即得到中间为定向纤维层、内外表面均为聚氨酯层的胚体；其中，圆柱体模具为金属模具或聚酯模具或陶瓷或聚四氟乙烯模具；d.人造血管的制备将经c步骤制备的胚体安放在卷绕机上，主轴以50～100r/min转速转动；然后将经a步骤制备的聚氨酯溶液倒入到喷枪中，并喷涂至胚体表面，喷涂聚氨酯的厚度为0.02～0.05mm；喷涂完成后，放入去离子水中进行二次固化，24～36h后取出在自然条件下干燥，即得到制备好的完整的人造血管；其中，喷涂的速度为50～200ml/h。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生人造血管的制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：a.聚氨酯溶液的制备将聚氨酯和N,N-二甲基甲酰胺按照1:9～2:8的质量比混合，以200～800r/min的速度在20～60℃环境下进行时间为2～6h的搅拌，溶解完全后得到均匀透明的聚氨酯溶液，将搅拌完成后的聚氨酯溶液放入真空度为-0.1～-0.05MPa的环境下脱泡2～6h，即得到均匀的聚氨酯溶液；b.定向纤维层的制备将纤维材料通过梳棉机进行开松分梳和除杂，使所有呈卷曲状的纤维成为伸直且伸直方向一致的定向纤维层；其中，定向纤维层单位质量为10～20g/m2；c.胚体的制备将直径为3～10mm，长度为35～80cm的圆柱体模具安放在卷绕机上，卷绕机的主轴转速为50～100r/min；用刷子蘸取适量经步骤a制备的聚氨酯溶液涂刷在圆柱体模具上，在圆柱体模具表面形成一层薄且均匀的聚氨酯层，聚氨酯层厚度为0.08～0.15mm；关闭卷绕机使主轴停止转动，取0.1～0.2g经步骤b制备的定向纤维层...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨红军，翁雅雪，李美辰，王晗，汪林锋，张骞，庄燕，徐卫林，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42