耐穿刺人造血管用材料的制备方法及由此制得的人造血管技术

本发明专利技术公开了一种耐穿刺人造血管用材料的制备方法及由此制得的人造血管，本发明专利技术人造血管用材料包括两层：内层为血液相容性好的静电纺丝层，外层为耐穿刺防渗血的致密层；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：将一种或多种聚合物溶解于溶剂中，得到均匀的聚合物溶液；然后将聚合物溶液纺于芯轴装置上，得到纤维膜内层；然后直接在干燥后的内层上进行电喷，获得致密的外层。本发明专利技术所提供的人造血管具有优异的生物相容性、血液相容性及柔顺性，具有防渗血及耐反复穿刺的功能；本发明专利技术所提供的方法具有操作方便、生产工艺简单且易于规模化等特点。

Preparation method of materials for puncture resistant artificial blood vessels and artificial blood vessels made from them

【技术实现步骤摘要】
耐穿刺人造血管用材料的制备方法及由此制得的人造血管
本专利技术涉及医用材料
；具体地，涉及一种耐穿刺人造血管用材料的制备方法及由此制得的人造血管。
技术介绍
随着社会发展和人们饮食结构的富营养化，心血管疾病已经成为危害人类健康的第一位杀手。全世界每年死于心脑血管疾病的人数高达1500万人，居各种死因首位。血管疾病目前常使用的是血管移植的治疗手段，但是由于自体血管来源非常有限，因此临床上需要大量的人造血管作为移植替代物。目前市面上的人造血管多为进口产品，价格高昂且性能远未达到理想血管所需的性能。临床应用肾透析病例多，主流解决方法是自体血管和聚四氟乙烯人造血管。但是，自体血管的反复穿刺易导致血管损伤且难再生，而聚四氟乙烯人造血管植入后容易形成血栓，且经穿刺后的聚四氟乙烯人造血管孔隙较大容易产生渗血。因此，小口径血管的开发过程中，更需要解决长期通畅率、防渗血和耐穿刺性能等诸多问题。目前市面上出现的聚氨酯人造血管耐穿刺及防渗血性能均不理想，经过多次穿刺后力学性能下降较大且渗血明显。其中也有多层纤维复合血管，但由于纤维间存在较大的空隙导致血液从纤维间隙中渗出，即使是三层纤维结构也不能有效达到临床上防渗血的要求，满足不了临床上反复穿刺的需求；因而，为了获得性能优异的人造血管，必须对于血管进行合理选材并对结构进行优化调控。
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，提供一种耐穿刺人造血管用材料的制备方法及由此制得的人造血管，本专利技术制备的人造血管具有优异的血液相容性，同时具有防渗血和耐穿刺性能，可有效用于血管疾病治疗中，尤其是适用于小口径血管的治疗中。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耐穿刺人造血管用材料的制备方法，包括如下步骤：S1：将聚合物溶于溶剂中，得到浓度为w/v为10～70％的聚合物溶液，室温搅拌5～48小时；S2：将步骤S1得到的聚合物溶液置于芯轴装置上，进行静电纺丝，获得多孔的静电纺丝纤维内层，干燥5-48h，去除残留溶剂；S3：将步骤S2获得的内层作为接收面，采用聚合物溶液进行第一次电喷、第二次电喷、…..第n次电喷，获得致密外层，形成耐穿刺所述人造血管用材料；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，步骤S1中，所述的聚合物选自聚己内酯(PCL)、聚氨酯(PU)和聚丙交酯(PLA)中的一种或多种；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；优选地，所述的聚己内酯、聚丙交酯及聚氨酯的重均分子量为1万～100万；更优选地，所述的聚己内酯的重均分子量为6万～30万，所述的聚丙交酯的重均分子量为5万～50万；所述的聚氨酯的重均分子量为10万～60万。在一种优选的实施方案中，步骤S1中，所述的聚合物溶液中聚己内酯占≤20wt％，聚丙交酯占≤20wt％，聚氨酯占60wt％～100wt％。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注射器中，调节喷丝头与芯轴接收装置之间的距离为5～25cm；纺丝的环境温度为20～70℃，环境湿度20～60％RH，调节电压至8～40kV，溶液的给料速度为0.5～5mL/h，辊筒转速为10～1000rad/min，进行纺丝。在一种优选的实施方案中，步骤S2中，所述纺丝时间为5-20h。在一种优选的实施方案中，步骤S3中，电喷时采用的聚合物溶液选自聚己内酯、聚氨酯中的一种或两种。在一种优选的实施方案中，步骤S3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，步骤S3中，所述第n次喷涂的n值≥3。在一种优选的实施方案中，步骤S3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S3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。另外，首先将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S3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：静电纺丝纤维内层和电喷致密外层。在一种优选的实施方案中，所述的纤维内层厚度为1μm～1000μm，纤维直径为50nm～5000nm，致密外层厚度为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～450μm，纤维直径为800nm～3000nm，致密外层厚度为10μm～300μm。本专利技术还提供了上述制备方法制得的耐穿刺人造血管的应用，所述人造血管用于体内血管移植手术或心脏搭桥手术中。通过上述技术方案，本专利技术人造血管用材料包括两层：内层为血液相容性好的静电纺丝层，外层为耐穿刺防渗血的致密层；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：将一种或多种聚合物溶解于溶剂中，得到均匀的聚合物溶液；然后将聚合物溶液纺于芯轴装置上，得到纤维膜内层；然后直接在干燥后的内层上进行电喷，获得致密的外层。本专利技术所提供的人造血管具有优异的生物相容性、血液相容性及柔顺性，具有防渗血及耐反复穿刺的功能；本专利技术所提供的方法具有操作方便、生产工艺简单且易于规模化等特点。附图说明图1为本专利技术实施例1获得的人造血管的静电纺丝内层的纤维形貌SEM示意图，图2a为本专利技术实施例1获得的人造血管的SEM示意图。图2b为图2a中A处的截面局部放大示意图。图3为反复穿刺后强度测试仪器图。图4为水渗漏性测试仪器图。图5为三种人造血管反复穿刺后强度实验结果对比示意图。图6为本专利技术实施例1复合人造血管反复穿刺性能随外层致密层厚度的变化示意图。图7为三种人造血管水渗透量测试实验结果对比示意图。图8为本专利技术的耐穿刺人造血管和三层结构人造血本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐穿刺人造血管用材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1：将聚合物溶于溶剂中，得到浓度为w/v为10～70％的聚合物溶液；/nS2：将步骤S1得到的聚合物溶液置于芯轴装置上，进行静电纺丝，获得多孔的静电纺丝纤维内层，干燥，去除残留溶剂；/nS3：将步骤S2获得的内层作为接收面，采用聚合物溶液进行第一次电喷、第二次电喷、…..第n次电喷，获得致密外层，形成耐穿刺所述人造血管；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。/n

【技术特征摘要】
20190116 CN 20191004074871.一种耐穿刺人造血管用材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将聚合物溶于溶剂中，得到浓度为w/v为10～70％的聚合物溶液；
S2：将步骤S1得到的聚合物溶液置于芯轴装置上，进行静电纺丝，获得多孔的静电纺丝纤维内层，干燥，去除残留溶剂；
S3：将步骤S2获得的内层作为接收面，采用聚合物溶液进行第一次电喷、第二次电喷、…..第n次电喷，获得致密外层，形成耐穿刺所述人造血管；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。


2.根据权利要求1所述耐穿刺人造血管用材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述的聚合物选自聚己内酯、聚氨酯和聚丙交酯中的一种或多种；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，六氟异丙醇中的一种或多种；
所述的聚己内酯、聚丙交酯及聚氨酯的重均分子量为1万～100万；
优选地，所述的聚己内酯的重均分子量为6万～30万，所述的聚丙交酯的重均分子量为5万～50万；所述的聚氨酯的重均分子量为10万～60万。


3.根据权利要求1或2所述耐穿刺人造血管用材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述的聚合物溶液中聚己内酯≤20wt％，聚丙交酯占≤20wt％，聚氨酯占60wt％～100wt％。


4.根据权利要求1所述耐穿刺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注射器中，调节喷丝头与芯轴接收装置之间的距离为5～25cm；纺丝的环境温度为20～70℃，环境湿度20～60％RH，调节电压至8～...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳晨曦，李佳荣，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