丝素蛋白小口径血管制造技术

本发明专利技术涉及丝素蛋白管的制备及应用，属生物医用材料领域。本发明专利技术是将抗凝血改性后的丝素蛋白溶液均匀涂覆在特制的管材和异型材上，进行处理，干燥得到丝素蛋白管和特定形状。根据厚度和力学性能的需要，上述过程可以重复，进行多次涂覆。再经过溶液浸泡处理，使其变软，即可从管材上取下得到丝素蛋白管和型材。所得需置于一定湿度温度下保存备用。本发明专利技术的丝素管无需黏合，可避免有机化学物质的残留，直接制备管材，无明显应力缺陷。研究出丝素管制备工艺与力学性能的关系，可以控制管材的直径、长度和厚度，同时制备的管才具有良好的力学特性和生物相容性，且制备过程简单易行，成本低，可实现商业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为制备具有良好生物相容性的丝素蛋白小口径人工血管的新方法，涉 及生物医用材料领域。
技术介绍
在全球，每年都有数以万计的人由于身体某部分器官的老化、损伤、病变 等多方面原因而必须更换，人体内的血管也不例外。但是由于异体血管的排异 反应以及自体血管的有限性，移植手术所用的血管多来源于人造血管。为此， 有必要进行医用人工血管的研制。而目前，人造血管使用最多的纤维材料是聚 酯和膨体聚四氟乙烯，使用经编或机织制成。这种直线状或交叉型的人造血管，是由管状机织的植入物在狭幅织机上织造，绝大多数为515 1615tex长丝平 纹织物。针织的血管移植物具有多孔结构，会导致移植后血液从间隙中渗透出 来。另外，由于加工和后整理方面的原因会造成的各种临床并发症，主要表现 有:渗血严重、抗脱散性能差、自我支持结构不良、易塌陷、纵向和径向的顺 应性差等。在中小直径的人造血管中，使用ePTFE(膨化聚四氟乙烯)和 Dacron(涤纶)制备的血管顺应性较差，易形成血栓和使得新生内膜的增厚，导 致血管堵塞，而使移植失败。临床资料表明，ePTFE人造血管通畅率仅为30 %。1987年美国自然科学基金工程理事会在生物工程研讨会上提出了组织工 程概念，为小口径血管的制备提供了一个新的思路。而选择合适的生物材料作 为细胞生长支架是组织工程研究的基础。由于生物材料与人体组织直接接触， 所以对材料表面有较高要求。作为生物材料， 一般必须具有以下的性能生物 可降解性、良好的生物相容性和细胞亲和性、 一定的力学性能、可加工性、可 消毒性及抗凝血性。蚕丝是一种天然的蛋白质，丝素蛋白是从蚕丝中提取的天 然高分子纤维蛋白。丝素含量约占蚕丝的70% 80%，富含18种氨基酸，以甘 氨酸、丙氨酸和丝氨酸为主，由于与人体的皮肤和头发的角朊极为相近。另外 其纯度高，向人类传播疾病的风险较小，降解产物可被机体吸收。国内外将蚕丝丝素蛋白用于化妆品及食品添加剂巳经30年左右，无不良反应的报道。在 生物医学领域，国内外将蚕丝用作外科手术缝合线已经数十年，生物安全性久 经考验。在人造皮肤，人造韧带，人造骨，人造血管，药物缓释材料以及酶固 定化材料方面也取得了一系列的基础研究成果，显示出巨大的应用潜力。近年 来， 一系列测试都表明，丝素蛋白生物材料无细胞毒性、致敏性、刺激性及遗 传毒性，更未发现致癌性。国内外众多的证据表明，丝素蛋白材料能支持多种 哺乳动物细胞和人类细胞的粘附和生长。有实验证明，将家蚕丝素纤维溶解、 提纯后，用延流法所制得的再生丝素膜，无毒性、无刺激作用，具有良好的生 物相容性，且对成纤维细胞、皮肤表皮细胞的黏附性相当好。因此再生丝素材 料是一类令人关注的组织工程材料。丝素蛋白的聚集态结构被认为是由结晶态和无定形态两部分组成。丝素蛋 白分子的构象为Silk I和Silk II结构。Silk I结构包括无规线团和a-螺 旋，Silk II结构呈反平行P-折叠。在结晶结构的丝素尤其是SilkII中，相 邻链段之间的氢键和分子间引力使它们结合得相当紧密，抵抗外力拉伸的能力 强，在水中仅膨胀而不溶解，但可在一些特殊的中性盐中形成黏稠液体，透析 除盐可得丝素的纯溶液。而无定形丝素中链段间结合力较弱，易溶于水，吸湿 性强，抵抗外力能力弱，对酸、碱、盐、酶和热的抵抗力较弱。Silk I和Silk II两种构型均能从溶解状态的丝中获得，获得哪种结构取决于结晶条件。Silk II构型比Silk I稳定，干燥过程中任何机械震动都会导致Silk I构型转为 Silk II构型，也可通过改变温度、溶剂极性(如甲醇，乙醇，甲酸，二甲基 甲酰胺等)、溶液pH变化、置于电场中和应力作用等条件来实现构型的转变。 丝素蛋白的力学性能随其存在的形式不同而不同，以纤维形式存在时力学性能 较好，丝素蛋白膜在干燥状态下和有机溶液体系中很脆。为了适应外科缝合和 周围组织活动而产生的变形的要求，膜需要具备较好的柔韧性和弹性。而目前， 已有的延流法制备的再生丝素膜在力学性能方面存在不足之处，在很大程度上 限制了它的应用范围。所以再生丝素膜和丝素管的改性和制备方法的研究十分 必要。本专利技术重在研究丝素管在不同方法和条件下的制备，将已通过抗凝血改性 后的溶液均匀涂覆在特制的管材上(包括内涂覆和外涂附)，进行旋转离心干 燥处理，同时进行加热。再经浸泡处理，最终获得良好生物相容性和力学性能的丝素管。这种方法直接方便制备丝素管，避免了由膜制管过程中交联剂的使 用，无明显应力缺陷。管材的直径、长度和厚度均能控制，缝合强度，耐压强 度均有提高，从以往手工成型小口径丝素管材改进为机械成型，确定了放大的 工艺路线。且制备过程简单易行，成本低，可望实现商业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种丝素蛋白小口径血管的制备及用途，以利用丝素 蛋白良好的生物相容性和力学性能，从而开发丝素蛋白小口径血管在生物医用 领域的应用，制备出符合手术要求的小口径血管。本专利技术是这样实现的制备高浓度的丝素蛋白水溶液同专利不溶性丝素蛋白薄膜及丝素蛋白管的制备(专利号为03131142.3)，即白厂丝经脱胶、溶解、透析、抽滤、浓 縮得到丝素蛋白水溶液。其中，使用加入肝素进行抗凝血改性。本专利技术的丝素蛋白小口径血管，是将抗凝血改性后的丝素蛋白溶液涂覆在 特制的管材和特制形状材料上(包括内涂覆和外涂附)，进行处理，加热干燥 得到形状一定的丝素管或膜；根据厚度和力学性能的需要，上述过程可以重复， 进行多次涂覆；再经过溶液浸泡处理，使其变软，即可从原材料表面取下得到 特型的丝素蛋白管或膜；所得丝素蛋白管或膜需置于一定湿度下保存备用。其中外涂附内加热实现方法为管材一端固定在电机上，随电机转动；在 管材表面的溶液也随之转动，形成一定的取向；管材另一端通入加热棒，使其 干燥，可在干燥后，进行多次涂覆；最后在溶液中浸泡取管，放置在一定湿度 下保存。内涂覆外加热的实现方法管材内部涂覆溶液，特制的模具夹住管材并进 行离心旋转，整个旋转部分在可以加热的水平卧式离心机中进行。制备小口径血管的设计的水平卧式离心机，可加热的旋转管以及整套装 置；该装置可以根据需要调整不同外型和性能的小口径血管。通过改变溶液浓 度、加入肝素含量、加热温度、旋转速度、涂覆层数，取膜溶液的温度和放置 时间均可以调整小口径血管的外型和性能。多次涂覆可以增加所得丝素小口径 血管的厚度和力学性能。所使用的旋转的管材直径及长度根据需要可调。所制 备的丝素蛋白小口径管可用于血管的直接替代，修复和软组织的损伤补片。制备出的丝素蛋白小口径管取其中的样品用扫描电子显微镜观察其微观形貌，用傅立叶变换红外光谱，x射线衍射测定材料中丝素蛋白的结构，并对 管材进行力学性能分析，以体外抗凝血时间PT(凝血酶原时间)，APTT(部分凝 血活酶时间)，TT(凝血酶时间)研究改性前后的丝素膜抗凝血性能。 本专利技术的有益效果1. 直接制备出了丝素蛋白小口径血管，避免了有机粘结剂的使用和单体残 留问题。2. 所得的丝素管具有良好的生物相容性和力学性能，尤其是弹性性能方面 较流延法有较大提高，没有明显的应力缺陷。3. 变量可控制，根据需要可调节丝素管的直径、厚度和长度。4. 模具制备简单，易加工。5. 工艺简单，耗量少本文档来自技高网...

【技术保护点】
丝素蛋白小口径血管制备方法，其特征在于：将抗凝血改性后的丝素蛋白溶液涂覆在特制的管材和特制形状材料上（包括内涂覆和外涂附），进行处理，干燥得到形状一定的丝素管或膜，干燥温度可以自然干燥或是加热；根据厚度和力学性能的需要，上述过程可以重复；再经过无毒无腐蚀性溶液浸泡处理，加热温度为０－１００度，使其变软，即可从原材料表面取下得到的丝素蛋白管或膜；所得丝素蛋白管或膜需置于一定湿度下保存备用。

【技术特征摘要】
1.丝素蛋白小口径血管制备方法，其特征在于将抗凝血改性后的丝素蛋白溶液涂覆在特制的管材和特制形状材料上(包括内涂覆和外涂附)，进行处理，干燥得到形状一定的丝素管或膜，干燥温度可以自然干燥或是加热；根据厚度和力学性能的需要，上述过程可以重复；再经过无毒无腐蚀性溶液浸泡处理，加热温度为0-100度，使其变软，即可从原材料表面取下得到的丝素蛋白管或膜；所得丝素蛋白管或膜需置于一定湿度下保存备用。2. 如权利要求l所述的丝素蛋白小口径血管制备方法，其特征在于外涂附 内加热实现方法为管材...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹传宝，王玉晶，马西兰，周涓，常婧婧，张兴华，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]