专利名称：一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣及其制备方法
技术领域：
本发明属于医疗器械领域，涉及一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣及其制备方 法。
背景技术：
在人工生物瓣的制备过程中，钙化是生物瓣膜衰坏的首要因素，钙盐沉积为其最 显著的病理特征。生物瓣钙化多发生在瓣膜交界及基底部，即瓣膜启闭时最大受力部位，呈 黄色结节团块状，易碎。生物瓣的钙化多以磷酸钙的形式沉积，磷也与生物瓣钙化有密切关 系。用电能丢失光谱分析法显示局部聚集的高浓度的磷与未植入的经戊二醛处理的猪主动 脉瓣及牛心包内的细胞膜与细胞核有关，该处可能为磷酸钙沉积的始动位点。细胞膜上的 磷脂成为了磷酸钙结晶的部位。生物瓣组织的钙化99%发于此。胶原蛋白多肽链上酸性氨 基酸残基的游离羧基可以成为钙结合的位点，使局部钙浓度增高从而形成钙化。戊二醛处 理的生物瓣材料易发生钙化的一个重要原因很有可能是由于戊二醛交联了胶原分子上的 侧链氨基，从而使游离羧基数目相对增加而钙化加重。戊二醛明显增强了生物组织的结构强度和植入后寿命。戊二醛同瓣膜组织中的胶 原蛋白产生化学反应，主要与胶原蛋白中的赖氨酸的ε_氨基产生缩合反应，生成牢固的 交联键，同时也可能与羟脯氨酸等羟基作用形成缩醛，产生牢固的交联键，在上述反应的同 时，还能产生烷醇化合，通过以上三种反应，戊二醛可形成胶原分子的分子内交联和分子间 交联，加强结构强度。但是生物瓣膜组织的主要成分为胶原纤维和弹力纤维，所含的胶原蛋 白和弹力蛋白各占和13%，并有丰富的粘多糖和糖蛋白等基质。瓣膜基质的完整性对 瓣膜钙化和瓣叶各层间剪应力损伤均有保护作用。戊二醛处理生物瓣膜虽使胶原纤维交联 而增加组织的稳定性，与此同时却丢失了大量的可溶性蛋白，使胶原的磷酸键裸露，为钙离 子沉积提供了条件。生物瓣钙化程度是由戊二醛诱导组织交联程度所决定。戊二醛的交联 使组织发生变性，提供了一个类似激化钙化的化学环境和形成晶核的条件。同时，戊二醛毒 性使宿主自身内皮细胞难以在瓣膜上生存，这也是瓣膜衰退的重要原因。单纯的戊二醛改 性的方法存在的缺点必须采用新型的封端基团来对人工生物瓣进行改性，以期达到优良的 防钙效果。美国圣朱德医疗有限公司的专利申请“抗钙化医疗用品”(中国专利申请 No. 99802583. 6)采用具有抗钙化单质金属沉积物来构建防钙型人工生物瓣。原成都科技大学的专利申请“胶原组织材料缓钙化复合环氧交联法”(中国专利 申请No. 93110964. 7)采用多官能度的环氧化合物来构建防钙型人工生物瓣。美国爱德华兹生命科学公司的专利申请“对生物假体组织进行处理以缓解植入 后钙化”(中国专利申请No. 200680018417. 4)采用热处理过的或者ρΗ调节过的戊二醛溶 液预先处理生物假体组织，然后采用封闭剂和还原剂相结合的方法来构建防钙型人工生物 瓣。中南大学湘雅二医院的专利申请“生物心脏瓣膜2，3_ 丁二醇防钙化改性的方法”(中国专利申请No. 02113975. X)采用戊二醛和2，3- 丁二醇相结合的方法来构建防钙 型人工生物瓣。北京阜外医院的胡盛寿的专利申请“异种生物组织材料的抗钙化改性方法”(中 国专利申请No. 200610113679. 0)采用戊二醛和丹宁酸相结合的方法来构建防钙型人工生物瓣。美国密执安大学的专利申请“钙化抗性生物修复组织及其制备方法”(中国专利 申请No. 95195564. 0)采用在叔胺或季胺如Tris或咪唑的催化下将组织在生理pH值用环 氧化物交联剂交联的方法来构建防钙型人工生物瓣。美国密执安大学的专利申请“制造抗钙化抗性生物修复组织的方法”(中国专利 申请No. 94194232. 5)采用低级脂族醇乙醇水溶液和戊二醛相结合的方法来构建防钙型人
工生物瓣。美国环亚有限公司的专利申请“逆转、防止、延迟或稳定软组织钙化的方法”(中 国专利申请No. 200780003983. 2)采用铁有机化合物如柠檬酸铁改性的方法来构建防钙型 人工生物瓣。瑞士 GFE纳米医学国际公司的专利申请“用于处理动物或人来源的生物组 织，如猪、牛心包膜或人尸体心脏瓣膜的方法及相应处理的生物组织”(中国专利申请 No. 200880006027. 4)采用戊二醛和物理等离子体相结合的方法来构建防钙型人工生物瓣。中科院上海硅酸盐研究所的专利申请“具有生物活性的人工生物瓣瓣膜的制备 方法”(中国专利申请No. 200510110957. 2)采用花青素改性的方法来构建防钙型人工生物 瓣。第四军医大学第一附属医院的专利申请“环氧氯丙烷处理的防钙化人工心脏生 物瓣膜的制造方法”(中国专利申请No. 92111141. X)采用环氧氯丙烷和戊二醛相结合的方 法来构建防钙型人工生物瓣。北京阜外医院的专利申请“异种生物瓣化学改性的方法”(中国专利申请 No. 92100096. 0)采用羟基铬和戊二醛相结合的方法来构建防钙型人工生物瓣。本发明涉及一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣的制备方法中采用异氰基来作 为封端剂，与上述研究成果有明显不同之处。
发明内容
本发明提供一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣及其制备方法，该方法通过将人 工生物瓣膜，诸如牛心包瓣膜、猪心包瓣膜等动物心包瓣膜，浸没在预处理过的戊二醛溶液 中。所述人工生物瓣膜和所述预处理过的戊二醛接触步骤之前、之后或者同时可以用戊二 醛部分固定。通过异氰基基团、多元醇及多元二醇基团使人工生物瓣膜的游离胺、羟基、醛 基、羧基基团得以封闭。本发明在进行人工生物瓣膜的化学修饰过程中主要采用异氰基封 端的方法，可以使得人工生物瓣膜的防钙化性能得到很大的提高，提高了人工生物瓣的长 期稳定性和耐久性。本发明提供一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣的制备方法，包括下列步骤1.将新鲜人工生物瓣膜材料，经过PBS溶液充分漂洗干净后，选择厚薄均勻和纤 维取向一致的人工生物瓣膜切割成合适大小，优选为1 60cm2的膜片放入戊二醛复方缓冲溶液中固定1 25天，然后用双蒸蒸馏水洗脱人工生物瓣膜，将戊二醛洗脱干净；2.将所述戊二醛预处理过的人工生物瓣膜放入含有异氰基的溶液中修饰1 20 小时，然后放入多元醇溶液中30 60天；3.将所述戊二醛预处理过、异氰基的溶液处理过和多元醇溶液处理过的人工生物 瓣膜放入多元二醇溶液中30 60天，取出后经过PBS溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水洗脱干 净后放入双蒸蒸馏水中保存。本发明方法中，所用的戊二醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03复方缓冲溶液、戊二 醛-Kci-K2HPO4-KHcO3复方缓冲溶液、戊二醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03-青霉素复方缓冲溶 液、戊二醛-KcI-K2HPO4-KHcO3-青霉素复方缓冲溶液、戊二醛-NaCl-Na2HPO4-NaHCO3-链 霉素复方缓冲溶液、戊二醛-KCI-K2HPO4-KHCO3-链霉素复方缓冲溶液、戊二 醛-NaCl-Na2HPO4-NaHCO3-链霉素-青霉素复方缓冲溶液、戊二醛-Kci-K2HPO4-KHcO3-链霉 素-青霉素复方缓冲溶液中的一种或几种，其PH范围为5. 0 7. 0。本发明方法中，所用的异氰基选自2，4_甲苯二异氰酸酯、2，6_甲苯二异氰酸酯、 六亚甲苯二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、异佛尔酮 二异氰酸酯中的一种或几种。本发明方法中，所用的多元醇选自丙三醇、山梨醇、季戊四醇、双季戊四醇中的一 种或几种。本发明方法中，所用的多元二醇选自乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1，4_ 丁二醇、 2，3_戊二醇、新戊二醇、己二醇、1，10-癸二醇、十八二醇中的一种或几种。本发明还提供一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣，由本发明方法制得。本发明的优点在于原料来源广泛，所用的异氰基、多元醇及多元二醇均可工业化 生产，制备方法简单易行。
图1牛心包瓣膜经过实施例1、实施例2和实施例3处理后的醛基、羧基含量。图2实施例1、实施例2和实施例3处理后牛心包瓣膜植入小鼠35天后的钙含量。
具体实施例方式以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。实施例1 1.将人工生物瓣膜戊二醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03复方缓冲溶液中固定10天。2.将戊二醛预处理过的人工生物瓣膜放入含有2，4-甲苯二异氰酸酯的溶液中修 饰5小时。3.将所述戊二醛预处理过、2，4_甲苯二异氰酸酯的溶液处理过的人工生物瓣膜 放入丙三醇溶液中处理40天，再放入乙二醇溶液中处理30天。实施例2 1.将人工生物瓣膜戊二醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03-青霉素复方缓冲溶液中固定15天。2.将戊二醛预处理过的人工生物瓣膜放入含有2，6-甲苯二异氰酸酯的溶液中修异氰酸酯的溶液处理过的人工生物瓣膜 溶液中处理30天。
饰10小时。3.将所述戊二醛预处理过、2，6_甲苯 放入山梨醇溶液中处理50天，再放入1，4_ 丁二实施例3 1.将人工生物瓣膜戊二醛-KCI-K2HPO4-KHCO3-链霉素复方缓冲溶液中固定20天。2.将戊二醛预处理过的人工生物瓣膜放入含有六亚甲苯二异氰酸酯的溶液中修 饰20小时。3.将所述戊二醛预处理过、六亚甲苯二异氰酸酯的溶液处理过的人工生物瓣膜放 入季戊四醇溶液中处理40天，再放入1，4_ 丁二醇溶液中处理50天。实施例4 醛基、羧基含量测定方法采用红外光谱法和X表面衍射，参照WO 2009/085199Α2。 牛心包瓣膜经过实施例1、实施例2和实施例3处理后的醛基、羧基含量数据结果如下表1 所示。表 权利要求
1.一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣的制备方法，包括下列步骤(a)将新鲜人工生物瓣膜材料，经过PBS溶液充分漂洗干净后，选择厚薄均勻和纤维取 向一致的人工生物瓣膜切割成合适大小的膜片放入戊二醛复方缓冲溶液中固定1 25天， 然后用双蒸蒸馏水洗脱人工生物瓣膜，将戊二醛洗脱干净；(b)将所述戊二醛预处理过的人工生物瓣膜放入含有异氰基的溶液中修饰1 20小 时，然后放入多元醇溶液中30 60天；和(c)将所述戊二醛预处理过、异氰基的溶液处理过和多元醇溶液处理过的人工生物瓣 膜放入多元二醇溶液中30 60天，取出后经过PBS溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水洗脱干净 后放入双蒸蒸馏水中保存。
2.权利要求1的方法，其中膜片大小为Icm2至60cm2。
3.权利要求1或2的方法，其中所述戊二醛复方缓冲溶液包括戊二 醛-NaCl-Na2HPO4-NaHCO3复方缓冲溶液、戊二醛-Kci-K2HPO4-KHcO3复方缓冲溶液、戊二 醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03-青霉素复方缓冲溶液、戊二醛-KCI-K2HPO4-KHCO3-青霉素复方缓 冲溶液、戊二醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03-链霉素复方缓冲溶液、戊二醛-KCI-K2HPO4-KHCO3-链 霉素复方缓冲溶液、戊二醛-NaCl-Na2HP04-NaHC03-链霉素-青霉素复方缓冲溶液、戊二 醛-KCI-K2HPO4-KHCO3-链霉素-青霉素复方缓冲溶液中的一种或几种，其PH范围为5. 0 7. 0。
4.前述权利要求任一项的方法，其中所述异氰基选自2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯 二异氰酸酯、六亚甲苯二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸 酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
5.前述权利要求任一项的方法，其中所述多元醇选自丙三醇、山梨醇、季戊四醇、双季 戊四醇中的一种或几种。
6.前述权利要求任一项的方法，其中所述多元二醇选自乙二醇、丙二醇、1，3_丁二醇、 1，4_ 丁二醇、2，3_戊二醇、新戊二醇、己二醇、1，10_癸二醇、十八二醇中的一种或几种。
7.一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣，由权利要求1-6任一项的方法制得。
全文摘要
本发明属于医疗器械领域，涉及一种异氰基封端型防钙化人工生物瓣及其制备方法，该方法通过将人工生物瓣膜浸没在预处理过的戊二醛溶液中。在所述人工生物瓣膜和所述预处理过的戊二醛接触步骤之前、之后或者同时可以用戊二醛部分固定。通过异氰基基团、多元醇及多元二醇基团，将所述预处理过的人工生物瓣膜的游离胺、羟基、醛基、羧基基团得以封闭。本方法在进行人工生物瓣膜的化学修饰过程中主要采用异氰基封端的方法，可以使得人工生物瓣膜的防钙化性能得到很大的提高，提高了人工生物瓣的长期稳定性和耐久性。
文档编号A61L27/36GK102114269SQ20111004498
公开日2011年7月6日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者乐承筠, 刘翔, 李 雨, 林韶烨, 王云蕾, 罗七一, 陈国明, 陈大凯, 陈诚 申请人:微创医疗器械(上海)有限公司