一种再生纤维素基血管或血管补片及其制备方法技术

技术编号:36469356 阅读:18 留言:0更新日期:2023-01-25 23:11
本发明专利技术公开了一种再生纤维素基血管或血管补片及其制备方法。将纤维素溶解制备纤维素溶液,再将该纤维素溶液注入模具在水中再生形成纤维素水凝胶管或膜,然后将纤维素水凝胶管或膜浸渍于单体溶液中并加入光引发剂和交联剂,将浸渍了单体的纤维素水凝胶管和膜在紫外光照射下聚合形成具有一定弹性的再生纤维素基血管或血管补片。与现有的人工血管或血管补片相比,本发明专利技术提供的再生纤维素基血管或血管补片制备方法简单,原料来源广泛,成本低,环境友好,具有良好的细胞相容性和血液相容性,抗血栓形成能力强,可控的多孔结构有利于血管内皮细胞生长,良好的弹性和强度与天然血管匹配,可以满足人体不同部位血管置换和血管修补的需求。的需求。的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种再生纤维素基血管或血管补片及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物医学材料领域,具体涉及一种再生纤维素基血管或血管补片及其制备方法。

技术介绍

[0002]心血管疾病作为人类健康的头号杀手其发病率和死亡率逐渐升高。许多心血管疾病会导致血管狭窄、扩张甚至破裂。当血管狭窄时需要使用人造血管补片将狭窄段进行加宽扩大;当血管扩张时会使血管壁变薄,需要将变薄的血管壁使用人造血管补片进行加固;当血管壁因血压升高而破裂时需要使用人造血管补片修补血管壁破口。
[0003]目前应用于临床的血管补片材料可分为两类,一类是人工合成材料如膨体聚四氟乙烯、涤纶、聚氨酯等;一类是天然生物材料如胶原、某些动物源性脱细胞基质等。然而,大多数临床应用的合成材料顺应性与天然血管不匹配,不能模拟天然血管的弹性,导致血液流经材料时产生流体力学的改变,最终导致血小板聚集并激活凝血系统形成血栓;同时合成材料不能很好的模拟细胞外基质结构,导致材料内皮化困难也会失去防止血栓形成的屏障,最终血栓的形成导致血管出现狭窄和堵塞,患者可能会面临再次手术的风险。天然材料中动物源性材料可能存在免疫原性,且单纯天然材料力学性能差,但天然材料可以模拟细胞外基质为补片内皮化提供良好的环境。
[0004]纤维素是自然界中分布最广、含量最多、最廉价的天然材料,不溶于水及一般有机溶剂。具有无免疫原性、优异的生物和血液相容性、优异的热稳定性、易改性功能化等特点。纤维素水凝胶的物理化学性质与人体组织极为相似,可以模仿细胞外基质为细胞生长提供条件,具有比合成高分子水凝胶更加优越的能力调控细胞的分裂、黏附、分化和迁移,因此在人体修复、组织工程、医学检验等领域吸引了越来越多的关注。但纤维素应用于血管补片存在某些缺点如:制备方法繁琐,产业化困难,产品机械脆性高、韧性较差、抗血栓形成能力有待提高。
[0005]随着人口老龄化加重,与人体血管有关的疾病,比如动脉粥样硬化、胸/腹主动脉瘤、主动脉夹层等处于高发趋势。当血管因疾病、创伤等因素无法正常供血时,需手术修复,更换或绕过受损血管,同时一些先心病需要手术来重建心脏和血管之间的连接。由于自体血管来源有限,人工血管已成为这些手术的首选材料。
[0006]目前市场化人工血管大多需要依赖进口,价格昂贵,纯国产化人工血管种类及性能不及进口产品。国内人工血管市场面临需求量上升,供给量不足,国产化比例低的“卡脖子”问题。其次,市场化人工血管力学性能与天然血管不匹配,导致吻合口处血流状态改变,引起血小板沉积,同时植入体内后不能快速内皮化,会导致血栓形成和内膜增生从而影响远期通畅率。研究制备人工血管的材料可以分为天然高分子材料和合成高分子材料,其中天然高分子材料具有无毒、亲水、细胞亲和性及生物相容性好等特点,最大程度模仿生物体结构,特别适用于制备人工血管,但往往力学性能欠佳,需进行一定处理后方可满足人工血管;合成高分子材料来源可控、质量稳定性高、加工简单及机械性能好,但植入后易出现排
异和炎性反应,制备原料可能具有一定的毒性。因此,单一技术和材料虽然优势明显但仍没有取得巨大突破形成可产业化商品,多种新材料、新方法的联合使用有望突破目前的瓶颈。
[0007]纤维素是自然界中分布最广、含量最多、最廉价的天然高分子材料,不溶于水及一般有机溶剂。具有无免疫原性、优异的生物和血液相容性、优异的热稳定性、易改性功能化等特点。纤维素经溶解后可通过加入反溶剂制备再生纤维素水凝胶,其物理化学性质与人体组织极为相似,可以模仿细胞外基质为细胞生长提供条件,具有比合成高分子水凝胶更加优越的调控细胞的分裂、黏附、分化和迁移的能力,因此在人体修复、组织工程、医学检验等领域吸引了越来越多的关注,但单纯的再生纤维素水凝胶应用于医用材料还存在机械强度低、不耐缝合等不足。现已有报道的应用于人工血管的纤维素材料主要以细菌纤维素为主,但细菌纤维素材料作为人工血管依然存在某些缺点如:制备方法繁琐,产业化困难,易引起机体免疫排斥、产品机械脆性高、弹性差、抗血栓形成能力有限等。目前还未见有再生纤维素及其复合材料应用于人工血管方面的报道。
[0008]现有专利申请一种新型人工血管报道了通过高分子有序纤维和细菌纤维素构建,并利用特异性细胞外基质修饰进行双层人工血管的设计,但是该人工血管存在以下几点问题:1、细菌纤维素合成需要体外培养,合成周期较长,且可能存在一定的免疫原性;2、细菌纤维素结构致密,内部虽为多孔结构但孔径较小,细胞难以在其中增殖和迁移;3、聚己内酯(PCL)可在体内降解,导致人工血管结构和功能发生改变。

技术实现思路

[0009]为了克服现有材料和技术的不足,本专利技术首次提出了一种再生纤维素基血管或血管补片及其制备方法。该方法将天然来源的纤维素原料经溶解后注入管状模具、制膜模具或在水平基底上流成型,并加水置换溶剂后形成再生纤维素水凝胶管或再生纤维素水凝胶膜。以此再生纤维素水凝胶管或再生纤维素水凝胶膜作为基材骨架,随后在骨架中浸渍填充可光聚合的单体,并原位光聚合制备机械强度高,弹性好的再生纤维素基血管和再生纤维素基血管补片,再生纤维素基血管能满足血管替代要求的人工血管材料。该方法操作简单,成本低廉,可快速批量制备不同管径和壁厚的人造血管,所制备的再生纤维素基血管和再生纤维素基血管补片强度高且具有同天然血管相近的顺应性,具有良好的细胞相容性、血液相容性和抗血栓形成能力。
[0010]为了实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:首先,本专利技术提供一种再生纤维素基血管或血管补片的制备方法,具体步骤如下:步骤1:将纤维素置于纤维素溶剂体系中加热溶解,得到均匀的纤维素溶液。
[0011]步骤2:将步骤1中得到的纤维素溶液注入管状模具、制膜模具或在水平基底上流延,加热脱泡,然后冷却成型,得到纤维素凝胶。
[0012]步骤3:将步骤2中所得纤维素凝胶浸入水进行溶剂交换,诱导纤维素再生,形成半透明的再生纤维素水凝胶,然后将再生纤维素水凝胶反复用水清洗至用硝酸银溶液检测洗涤液中无氯离子,以去除残留的溶剂,最后得到再生纤维素水凝胶管或再生纤维素水凝胶膜。
[0013]步骤4:取一定量的可光聚合的单体、交联剂和光引发剂混合并搅拌均匀制备成含有单体的混合溶液。
[0014]步骤5:将步骤3中得到的再生纤维素水凝胶管或再生纤维素水凝胶膜浸入步骤4中得到的含有单体的混合溶液中,浸渍一定的时间后取出,置于紫外光下聚合,并用水充分洗涤后得到再生纤维素基血管或再生纤维素基血管补片。
[0015]优选地,步骤1中所述的纤维素为木质纤维素,木质纤维素包括微晶纤维素、漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白竹浆、蔗渣浆、水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、棉短绒、细菌纤维素、海鞘纤维素中的一种以上。
[0016]优选地,步骤1中所述纤维素溶剂体系包括1

烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1

丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1

烯丙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种再生纤维素基血管或血管补片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:将纤维素置于纤维素溶剂体系中加热溶解,得到均匀的纤维素溶液;步骤2:将步骤1中得到的纤维素溶液注入管状模具、制膜模具或在水平基底上流延,加热脱泡,然后冷却成型,得到纤维素凝胶;步骤3:将步骤2中所得纤维素凝胶浸入水进行溶剂交换,诱导纤维素再生,形成半透明的再生纤维素水凝胶,然后将再生纤维素水凝胶反复用水清洗,得到再生纤维素水凝胶管或再生纤维素水凝胶膜;步骤4:取可光聚合的单体、交联剂和光引发剂混合并搅拌均匀制备成含有单体的混合溶液;步骤5:将步骤3中得到的再生纤维素水凝胶管或再生纤维素水凝胶膜浸入步骤4中得到的含有单体的混合溶液中,浸渍后取出,置于紫外光下聚合,并用水充分洗涤后得到再生纤维素基血管或再生纤维素基血管补片。2.根据权利要求1所述一种再生纤维素基血管或血管补片的制备方法,其特征在于,步骤1中所述纤维素为木质纤维素,木质纤维素包括微晶纤维素、漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆、漂白竹浆、蔗渣浆、水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、棉短绒、细菌纤维素、海鞘纤维素中的一种以上。3.根据权利要求1所述一种再生纤维素基血管或血管补片的制备方法,其特征在于,步骤1中所述纤维素溶剂体系包括1

烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1

丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1

烯丙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、N

甲基吗啉

N

氧化物、氢氧化钠/尿素水溶液体系、LiCl/DMAC或低共熔溶剂。4.根据权利要求1所述一种再生纤维素基血管或血管补片的制备方法,其特征在于,步骤2中所述管状模具为中心固定了玻璃棒的中空玻璃管,玻璃棒的外径为2

10 mm,玻璃管的内径为3

20 mm;步骤3中所述再生纤维素水凝胶管的内径为2

10 mm,壁厚为0.5

5mm。5.根据权利要求1所述一种再生纤维素基血管或血管补片的制备方法,其特征在于,按质量分数计,步骤4中所述含有...

【专利技术属性】
技术研发人员:王小慧田苗帅建波
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:

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