聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法及制得的人造血管与血管补片技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法及制得的人造血管与血管补片，本发明专利技术人造血管用材料包括两层：内层为静电纺丝聚氨酯与细菌纤维素复合层，外层为防渗血的致密层；两层膜之间结合紧密，不可分离。该人造血管用材料通过如下方法获得：将聚氨酯溶解于溶剂中，得到均匀的聚氨酯溶液；然后将聚氨酯溶液静电纺于芯轴装置上，得到内膜支撑层；然后将内膜支撑层置于培养液中静态发酵得到静电纺丝管与细菌纤维素复合层，并进行去除细菌内毒素处理，得到内膜层；接着干燥后的内膜层上进行电喷，获得致密的外膜层。依据本发明专利技术方法所提供的人造血管与血管补片具有优异的生物相容性、极低的细胞毒性及优良的防渗血性能。

Preparation of Polyurethane Composite Artificial Vascular Material and Produced Artificial Vascular and Vascular Patches

【技术实现步骤摘要】
聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法及制得的人造血管与血管补片
本专利技术涉及医用材料
；具体地，涉及一种聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法及制得的人造血管与血管补片。
技术介绍
人工血管是一种修复和替代病变血管的假体，是一种非自体来源的器官和组织的血管代用品。随着科学理论、工程技术和材料工业的进步，以及组织工程学、基因工程学的飞速发展，各类人工血管大量涌现，并广泛应用于临床手术中，极大地造福了各类血管疾病患者。细菌纤维素(Bacterialcellulose，BC)是由微生物分泌到胞外的一种多糖类高分子聚合物，具有纳米纤维网络结构、高结晶度、良好的生物相容性等。由于其独特的性质，已在造纸、食品、美容、医用敷料、人造皮肤等领域已经进入了实用化阶段。作为功能材料应用于人造血管的开发，将有效提升血管的生物相容性及为血管功能化提供可能。但在木醋杆菌发酵生成细菌纤维素的过程中，会产生大量的细菌内毒素(Endotoxin)。细菌内毒素是G-菌细胞壁个层上的特有结构，内毒素为外源性致热原，它可激活中性粒细胞等，使之释放出一种内源性热原质，作用于体温调节中枢引起发热。细菌内毒素的主要化学成分为脂多糖。因而，最好是能提供一种低内毒素的聚氨酯复合人工血管，使其更贴近临床上的要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了克服现有技术中存在的上述人造血管应用时的缺陷，提供一种聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法及制得的人造血管与血管补片，本专利技术制备的人造血管材料为复合结构，能通过简单可行的方法去除内毒素，使本专利技术人造血管达到理想的血液相容性。为了实现上述目的，在基础的实施方案中，本专利技术一方面提供一种聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法，包括如下步骤：S1：将聚氨酯溶于溶剂中，得到均匀的聚合物溶液，分别作为静电纺丝液及电喷液；S2：将步骤S1中的静电纺丝液在芯轴上进行静电纺丝，真空干燥后得到血管内膜支撑层；S3：将步骤S2所得的内膜支撑层置于培养液中静态发酵得到内膜支撑层与细菌纤维素复合的内膜层，并进行去除细菌内毒素处理，干燥；S4：在步骤S3得到的干燥内膜层上，采用步骤S1中得到的电喷液进行电喷得到致密外膜层，由此获得人造血管用材料；其中，所述的去除细菌内毒素处理，包括：a)将所述内膜层浸入在生理盐水中，水浴50～60℃处理30～60min，然后PBS生理盐水洗脱液反复洗脱，去除培养基残留；b)将经步骤a)处理后的内膜层浸入到0.1～0.2mol/L的柠檬酸溶液中70～80℃处理60～90min，初步去除残留的内毒素；c)将经步骤b)处理后的内膜层浸入到1～2％的TritonX-114水溶液中50～60℃水浴60～90min，然后30℃去离子水冲洗3～5min，重复上述操作3～5次；d)将经步骤c)处理后的内膜层置于无水乙醇中浸渍90～120min，之后采用去离子水反复冲洗去除残留无水乙醇。在一种优选的实施方案中，步骤S1中，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)，丙酮，四氢呋喃(THF)，六氟异丙醇(HFIP)中的一种或多种。在一种优选的实施方案中，步骤S1中，所述聚氨酯的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，形成的聚合物溶液质量分数为15～50wt％。在一种优选的实施方案中，步骤S1中，所述聚氨酯的重均分子量为1万～100万，优选为10万～60万。在一种优选的实施方案中，步骤S1中，在同一人造血管用材料的制备步骤中，电喷液的浓度比静电纺丝液的浓度高。低浓度的纺丝液形成疏松多孔隙率的支撑层，以利于细菌纤维素附着、与其集合更牢固；高浓度的电喷液形成致密的纤维层加强血管的力学性能。在一种优选的实施方案中，步骤S2中，所述静电纺丝包括：将所述聚合物溶液注入静电纺丝设备的注射器中，在注射器的前端加上直径为0.3～0.7mm的不锈钢针头，设置纺丝电压为18～40kv，纺丝速率为0.5～3mL/h，接收距离为10～25cm，温度为20-60℃，相对湿度为10％-50％RH的条件下，在旋转接收器上进行静电纺丝得到聚氨酯内膜支撑层，纺丝时间为0.5～20小时，旋转接收器转速为50～500r/min。在室温下真空干燥1～5小时，去除残留溶剂，得到所述内膜支撑层。在一种优选的实施方案中，步骤S2中，所述内膜支撑层的厚度为0.2～0.5mm。在一种优选的实施方案中，步骤S3中，所述在内膜支撑层上复合细菌纤维素，包括：将所述内膜支撑层两端用硅胶塞密闭，一端硅胶塞内连接通入氧气的导管，氧气通入过程中保持压力为0.001Mpa，将通入氧气的内膜支撑层水平至于培养液内，静置原位培养5～7天，之后反复冻融干燥；所述培养液为酵母粉0.3～0.6％，葡萄糖2～3％，柠檬酸0.1～0.3％，蛋白胨0.3～0.6％，无水磷酸氢二钠0.2～0.3％，七水硫酸镁0.05％，乙醇1.0％，生物素15～25mg/L，烟酰胺3～6mg/L，pH值＝6.0；将培养液密封于120℃高温蒸汽灭菌20～30min，冷却后制备完成培养液。在一种优选的实施方案中，步骤S4中，所述电喷包括：第一次电喷、第二次电喷、…..第n次电喷，获得致密外膜层，其中，所述第一次电喷过程中包括电喷、停止、电喷、停止…..多次循环。在一种优选的实施方案中，所述第一次喷涂中停止时间为5～20min，所述第一次喷涂、第二次喷涂及第n次喷涂的时间为5～50min。在一种优选的实施方案中，所述第n次喷涂的n值≥3。在一种优选的实施方案中，所述第n次喷涂的n值为3～8。即便是高浓度纺丝液仍含有大量的溶剂，单次短时间电喷可微量控制附着在纤维表面的溶液量。但是单次电喷所含有的溶质不足以完整覆盖在纤维表面形成一定厚度的致密膜，所以需要间歇重复多次，达到完整覆盖的目的的同时能使电喷溶液的溶剂有足够时间挥发。在一种优选的实施方案中，步骤S4中，所述第一次喷涂、第二次喷涂及第n次喷涂分别采用的聚合物溶液浓度依次增加。溶度范围均须在电喷技术可接受的范围内，即能被电场牵引喷出溶液。首先流动性较高的低浓度的溶液进行多次电喷，可让电喷液与纤维紧密无缝接触；待电喷干燥后高浓度可减少溶剂附着同时在较低时间内达到一定厚度的致密膜。优选地，所述第一次喷涂、第二次喷涂及第n次喷涂采用的聚合物浓度分别为15-35％、18-40％及20-60％。在一种优选的实施方案中，步骤S4中，所述第一次喷涂、第二次喷涂及第n次喷涂包括：给料速率为0.1～5mL/h，辊筒转速为50～1000rad/min；更优选地，环境温度为10～50℃，环境湿度为10～60％RH，电压为5～30kV。本专利技术的另一个目的是提供上述制备方法制得的人造血管，包括：静电纺丝聚氨酯与细菌纤维素复合的内膜层，以及电喷致密外膜层。在一种优选的实施方案中，所述的内膜层厚度为1μm～1000μm，纤维直径为50nm～5000nm，致密外膜层厚度为1μm～1000μm；优选地，所述的纤维内层厚度为5μm～700μm，纤维直径为50nm～3000nm，致密外层厚度为5μm～700μm；更优选地，所述的纤维内层厚度为50μm～500μm，纤维直径为800nm～3000nm，致密外层厚度为10μm～300μm。需要说明的是，上述公开方法是人造血管用材料的制备方法，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将聚氨酯溶于溶剂中，得到均匀的聚合物溶液，分别作为静电纺丝液及电喷液；S2：将步骤S1中的静电纺丝液在芯轴上进行静电纺丝，真空干燥后得到血管内膜支撑层；S3：将步骤S2所得的内膜支撑层置于培养液中静态发酵得到内膜支撑层与细菌纤维素复合的内膜层，并进行去除细菌内毒素处理，干燥；S4：在步骤S3得到的干燥内膜层上，采用步骤S1中得到的电喷液进行电喷得到致密外膜层，由此获得人造血管用材料；其中，所述的去除细菌内毒素处理，包括：a)将所述内膜层浸入在生理盐水中，水浴50～60℃处理30～60min，然后PBS生理盐水洗脱液反复洗脱，去除培养基残留；b)将经步骤a)处理后的内膜层浸入到0.1～0.2mol/L的柠檬酸溶液中70～80℃处理60～90min，初步去除残留的内毒素；c)将经步骤b)处理后的内膜层浸入到1～2％的Triton X‑114水溶液中50～60℃水浴60～90min，然后30℃去离子水冲洗3～5min，重复上述操作3～5次；d)将经步骤c)处理后的内膜层置于无水乙醇中浸渍90～120min，之后采用去离子水反复冲洗去除残留无水乙醇。...

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将聚氨酯溶于溶剂中，得到均匀的聚合物溶液，分别作为静电纺丝液及电喷液；S2：将步骤S1中的静电纺丝液在芯轴上进行静电纺丝，真空干燥后得到血管内膜支撑层；S3：将步骤S2所得的内膜支撑层置于培养液中静态发酵得到内膜支撑层与细菌纤维素复合的内膜层，并进行去除细菌内毒素处理，干燥；S4：在步骤S3得到的干燥内膜层上，采用步骤S1中得到的电喷液进行电喷得到致密外膜层，由此获得人造血管用材料；其中，所述的去除细菌内毒素处理，包括：a)将所述内膜层浸入在生理盐水中，水浴50～60℃处理30～60min，然后PBS生理盐水洗脱液反复洗脱，去除培养基残留；b)将经步骤a)处理后的内膜层浸入到0.1～0.2mol/L的柠檬酸溶液中70～80℃处理60～90min，初步去除残留的内毒素；c)将经步骤b)处理后的内膜层浸入到1～2％的TritonX-114水溶液中50～60℃水浴60～90min，然后30℃去离子水冲洗3～5min，重复上述操作3～5次；d)将经步骤c)处理后的内膜层置于无水乙醇中浸渍90～120min，之后采用去离子水反复冲洗去除残留无水乙醇。2.根据权利要求1所述聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，丙酮，四氢呋喃(THF)，六氟异丙醇中的一种或多种。3.根据权利要求1所述聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述聚氨酯的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺，形成的聚氨酯溶液质量分数为15～50wt％。4.根据权利要求1所述聚氨酯复合人造血管用材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述静电纺丝包括：将所述聚合物溶液注入静电纺丝设备的注射器中，在注射器的前端加上直径为0.3～0.7mm的不锈钢针头，设置纺丝电压为18～40kv，纺丝速率为0.5～3mL/h，接收距离为10～25cm，温度为20-60℃，相对湿度为10％-50％RH的条件下，在旋转接收器上进行静电纺丝得到聚氨酯内膜支撑层，纺丝时间为0.5～20小时，旋转接收器转速为50～500r/min。在室温下真空干燥1～5小时，去除残留溶剂，得到所述内膜支撑层。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳晨曦，胡树军，王柳，王趁红，刘健鹏，刘思诗，
申请(专利权)人：武汉杨森生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42