一种交联生物瓣膜材料的制备方法技术

本申请公开了一种交联生物瓣膜材料的制备方法，包括以下步骤：1)使用新霉素、EDC/NHS溶液先后处理生物材料；2)使用聚乙二醇二缩水甘油醚处理步骤1)所得生物材料；3)在避光条件下，使用单宁酸处理步骤2)所得生物材料；4)在避光条件下，对步骤3)所得生物材料梯度脱水，即得。本申请提供的制备方法，先后使用新霉素、聚乙二醇二缩水甘油醚、单宁酸对生物材料进行交联，使制备的生物瓣膜材料具有无毒性，且生物力学性能更优，生物相容性好，组织结构稳定并有良好的抗钙化性能，同时交联的瓣膜还具有较好的抗炎效果。较好的抗炎效果。较好的抗炎效果。

【技术实现步骤摘要】
一种交联生物瓣膜材料的制备方法


[0001]本申请涉及生物材料
，特别是涉及一种交联生物瓣膜材料的制备方法。

技术介绍

[0002]人的心脏具有四个心脏瓣膜，通过其正常开启、闭合，配合心肌的收缩使血液循环全身，维持正常的生命活动。瓣膜性心脏病是最常见的心脏病，全球每年确诊病人可多达1亿左右。该疾病的首选治疗方法是瓣膜置换术；全球每年约有150万患者需要手术治疗，预计到2050年，手术患者数量会达到500万以上。
[0003]目前，有两种主要类型的商业瓣膜替代品：机械心脏瓣膜(MHV)和生物心脏瓣膜(BHV)。机械心脏瓣膜由于需要长期抗凝和血流动力学差的缺点，并不适合所有人，但术后是使用寿命较长。而生物心脏瓣膜除了具有更好的生物相容性和血流动力学外，还可用于经导管心脏瓣膜置换术，临床应用范围更广。但生物心脏瓣膜一直存在体内免疫反应和钙化两个困难，免疫反应和钙化会导致瓣膜成分缓慢降解，最终引起瓣膜失去功能性。
[0004]尽管在过去的20年里，交联技术的改进已经提高了瓣膜的耐久性，但目前临床的生物瓣膜最长使用期限仍只有12到15年左右，在年轻患者的体内使用寿命更短。因此，对延长生物心脏瓣膜寿命和安全性的研究一直是业内热点。
[0005]目前临床可用的生物心脏瓣膜都是通过戊二醛交联的，但戊二醛只能交联胶原纤维，不能交联弹力纤维，并且戊二醛残醛基团会作为晶体成核的结合位点，是瓣膜钙化的主要因素之一。
[0006]因此，如何提供一种新的交联方法，提供满足使用需要的生物瓣膜，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的目的为提供一种交联生物瓣膜材料的制备方法；本申请提供的制备方法，先后使用新霉素、聚乙二醇二缩水甘油醚、单宁酸对生物材料进行交联，使制备的生物瓣膜材料具有无毒性，且生物力学性能更优，生物相容性好，组织结构稳定并有良好的抗钙化性能，同时交联的瓣膜还具有较好的抗炎效果。
[0008]本专利技术提供的技术方案如下：
[0009]一种交联生物瓣膜材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]1)使用新霉素、EDC/NHS溶液先后处理生物材料；
[0011]2)使用聚乙二醇二缩水甘油醚处理步骤1)所得生物材料；
[0012]3)在避光条件下，使用单宁酸处理步骤2)所得生物材料；
[0013]4)在避光条件下，对步骤3)所得生物材料梯度脱水，即得。
[0014]生物瓣叶组织主要包括胶原纤维，弹力纤维，糖胺聚糖等成分，戊二醛通过可逆的席夫碱与胶原蛋白交联，因而在体内随着席夫碱基团的水解，出现胶原蛋白三螺旋结构的降解，瓣叶的力学性能会发生变化。另一方面，戊二醛只交联胶原蛋白，对弹性蛋白和糖胺
聚糖等成分没有交联的作用。植入体内后，糖胺聚糖的的丢失和胶原、弹性蛋白的变性和降解会进一步导致了生物心脏瓣膜的沉积钙化从而导致较差的生物力学性能。此外，戊二醛交联生物心脏瓣膜的另一个问题是残留的醛基也可能对宿主细胞有毒，导致钙化并诱导炎症。这些都可能会降低生物瓣膜的耐久性和使用寿命。
[0015]针对现有技术存在的问题，本申请提供一种交联生物瓣膜材料的制备方法，先后使用新霉素、聚乙二醇二缩水甘油醚、单宁酸对生物材料进行交联，上述三种试剂效果明确，分别交联生物材料的胶原纤维、弹力纤维和糖胺聚糖；并且本申请优化交联顺序和反应条件，使制备的生物瓣膜材料具有无毒性，且生物力学性能更优，生物相容性好，组织结构稳定并有良好的抗钙化性能，同时交联的瓣膜还具有较好的抗炎效果。
[0016]具体而言，生物材料首先经新霉素对氨基聚糖(GAGs)的反应，再经过EDC/NHS的催化作用，加强新霉素和氨基聚糖的结合，促进新霉素与GAGs形成稳定的共价键，防止在后续的交联过程中导致GAGs的丢失。然后由聚乙二醇二缩水甘油醚稳定胶原纤维，再利用单宁酸稳定弹力纤维和胶原纤维，到达充分交联生物材料的三种主要成分，提高材料的力学、稳定性和抗钙化能力。并且，单宁酸交联在聚乙二醇二缩水甘油醚处理之后，还可以促进聚乙二醇二缩水甘油醚与胶原纤维的反应，显著提高生物材料的生物力学和热稳定性。
[0017]优选地，步骤2)中所用聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为500
‑
800。
[0018]更优选步骤2)中所用聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为500
‑
800。此分子量的聚乙二醇二缩水甘油醚含有合适长度的碳链和环氧活性基团，有利于交联组织时形成稳定的交联网络，提高固定效果。
[0019]优选地，步骤2)具体为：使用缓冲液溶解聚乙二醇二缩水甘油醚，分别配制质量百分浓度为2
‑
4％、pH为4.0
‑
4.5的第一溶液；以及质量百分浓度为2
‑
4％、pH为9.5
‑
10.0的第二溶液；
[0020]使用第一溶液依次在4
‑
6℃、20
‑
25℃下孵育生物材料1
‑
2d，然后使用第一溶液依次在37
‑
39℃、50
‑
56℃孵育生物材料0.5
‑
1d，期间摇床速率30
‑
60次/min，且改变温度同时更换第一溶液；然后使用第二溶液在50
‑
56℃孵育生物材料0.5
‑
1d，漂洗。
[0021]优选使用聚乙二醇二缩水甘油醚(PE)处理生物材料时，先使用聚乙二醇二缩水甘油醚配制的pH为4.0
‑
4.5的第一溶液处理，再使用pH为9.5
‑
10.0的第二溶液处理，提供先酸后碱性的反应环境。具体而言，先在低温酸性条件下促进聚乙二醇二缩水甘油醚分子在组织的浸润分布，再逐步提高温度，在酸性条件下，加强生物材料中氨基和聚乙二醇二缩水甘油醚的反应，最后再调整pH为碱性，促进材料中羧基和聚乙二醇二缩水甘油醚的反应。通过优化反应条件和温度，可以提高聚乙二醇二缩水甘油醚的交联程度，更好的稳定胶原纤维。
[0022]优选地，步骤1)具体为：使用缓冲液配制浓度为0.5
‑
1mmol/L、pH为5.5
‑
6.0的新霉素溶液；使用缓冲液配制EDC浓度为30
‑
40mmol/L、NHS为6
‑
8mmol/L的EDC/NHS溶液；
[0023]使用新霉素溶液，室温孵育生物材料1
‑
2h，摇床速率30
‑
60次/min；更换EDC/NHS溶液继续孵育12
‑
24h，漂洗。
[0024]生物材料的糖胺聚糖成分(GAG)是维持组织功能的重要物质，但是在我们处理心包的过程中，后续的存储阶段及植入体内后，都可以引起GAG成分的丢失和降解。而新霉素可以和GAG成分结合，通过EDC/NHS介导的交联作用，进一步稳定GAG的成分，防止心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交联生物瓣膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)使用新霉素、EDC/NHS溶液先后处理生物材料；2)使用聚乙二醇二缩水甘油醚处理步骤1)所得生物材料；3)在避光条件下，使用单宁酸处理步骤2)所得生物材料；4)在避光条件下，对步骤3)所得生物材料梯度脱水，即得。2.根据权利要求1所述的交联生物瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所用聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为500
‑
800。3.根据权利要求2所述的交联生物瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)具体为：使用缓冲液溶解聚乙二醇二缩水甘油醚，分别配制质量百分浓度为2
‑
4％、pH为4.0
‑
4.5的第一溶液；以及质量百分浓度为2
‑
4％、pH为9.5
‑
10.0的第二溶液；使用第一溶液依次在4
‑
6℃、20
‑
25℃下孵育生物材料1
‑
2d，然后使用第一溶液依次在37
‑
39℃、50
‑
56℃孵育生物材料0.5
‑
1d，期间摇床速率30
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60次/min，且改变温度同时更换第一溶液；然后使用第二溶液在50
‑
56℃孵育生物材料0.5
‑
1d，漂洗。4.根据权利要求1所述的交联生物瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)具体为：使用缓冲液配制浓度为0.5
‑
1mmol/L、pH为5.5
‑
6.0的新霉素溶液；使用缓冲液配制EDC浓度为30
‑
40mmol/L、NHS为6
‑
8mmol/L的EDC/NHS溶液；使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘育宏，唐贞洁，吴忠仕，陈春阳，卢婷，齐晓科，宋明哲，姜振林，刘四喜，
申请(专利权)人：中南大学湘雅二医院，
类型：发明
国别省市：