专利名称：一种梯度交联及修饰型耐久性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，涉及一种梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣及其制 备方法。
背景技术：
在人工生物瓣的制备过程中，心包材料植入体内所形成的钙化形态和钙化区的分 布与钙化速率各不相同。心包材料的疏水性对钙化的影响也很大。钙化机理的研究表明生 物材料可能先在弹力纤维上，钙离子与弹性朊基质相互作用形成带正电的聚合物，从而吸 引了血中带负电荷的磷酸根离子，中和了钙键基质的正电性，形成钙磷酸盐促成钙化结晶 的形成，最终会导致生物瓣钙化。另外，体内钙磷水平也与钙化密切相关。采用单纯戊二醛 完全浸没工艺鞣制的心包材料的耐久性仍存在很多问题。临床实践证实，生物瓣膜5-7年 失功率达50%左右，钙化和撕裂是导致失功的主要原因，且两者并存互为因果。钙化多发生 在瓣叶与支架相交处及基底部，撕裂也多沿瓣脚自上而下直达基底部，架脚顶端包脚缝线 处是撕裂的起点。如文献 Jeremy J. Mercuri, Joshua J. Lovekamp, Dan Τ. Simionescu, Narendra R. Vyavahare. Biomaterials. 2007,28 :496-503采用戊二酸的4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶 液和碳二亚胺的2-吗啉乙磺酸溶液完全浸没式的工艺手段来进行心包材料的化学修饰。如文献 E. Jorge-Herrero, P. Fernandez, J. Turnay, N. Olmo, P. Calero, R. Garcia, I. Freile, J. L. Castillo-Olivares. Biomaterials. 1999,20 :539-545 采用戊二酸的磷酸 钠缓冲溶液，叠氮磷酸二苯酯的二甲基甲酰胺溶液，乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺和N-羟 基丁二酰亚胺的磷酸钠缓冲溶液以搅动式完全浸没式的工艺手段来进行心包材料的化学 修饰。人工生物瓣膜和化学修饰溶液接触分为部分浸没式、完全浸没式化学修饰。通过 不同的化学修饰方法和浸没方式来调节人工生物瓣表面的氨基、醛基、羧基等基团数量和 分子间的交联度。本发明针对心包材料的钙化和撕裂的原因，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材料分步浸没在化学修饰溶液中，所述化学溶液包括氨基 类封端剂、羧基类封端剂、羰基类封端剂、金属离子竞争剂、金属离子竞争协效剂和游离醛 基结合剂，采取复合性化学改性的方法鞣制心包材料来制备梯度交联及修饰型耐久性人工 生物瓣，避免了由于化学改性饱和化所带来的性能衰减，以预防钙化，从而延长生物瓣膜的 寿命ο
发明内容
本发明提供一种梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣及其制备方法，以复合性化 学改性的方法鞣制心包材料，同时梯度浸没的方法鞣制心包材料来制备梯度交联及修饰型 耐久性人工生物瓣，得到具有区间韧性和边缘刚性的人工生物瓣。
本发明提供一种梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣的制备方法，具体步骤如 下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的膜片，优选大小为1 50cm2 ；2.将所述切割过的人工生物瓣膜放入氨基类封端剂溶液中修饰1 60小时；3.将所述氨基类封端剂溶液处理过的人工生物瓣膜放入羧基类封端剂溶液中修 饰1 200小时；4.将所述氨基类封端剂溶液、羧基类封端剂溶液处理过的人工生物瓣膜放入羰基 类封端剂溶液中修饰1 500小时；5.将所述氨基类封端剂溶液、羧基类封端剂溶液、羰基类封端剂溶液处理过的人 工生物瓣膜放入金属离子竞争剂和金属离子竞争协效剂溶液中修饰1 1000小时；6.将所述氨基类封端剂溶液、羧基类封端剂溶液、羰基类封端剂溶液、金属离子竞 争剂和金属离子竞争协效剂溶液处理过的人工生物瓣膜放入游离醛基结合剂溶液中修饰 1 60天；7.将所述戊氨基类封端剂溶液、羧基类封端剂溶液、羰基类封端剂溶液、金属离子 竞争剂和金属离子竞争协效剂溶液、游离醛基结合剂溶液处理过的人工生物瓣膜经过PBS 溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水洗脱干净后放入甘油或双蒸蒸馏水中保存。本发明方法中，所用的氨基类封端剂选自戊二醛、丙三醇、多聚环氧化物、α-氨基 油酸、α-氨基油酸甘油酯、环烯醚萜苷中的一种或几种。本发明方法中，所用的羧基类封端剂选自碳化二亚胺、三氧化二铬、十八烷基三甲 基氯化铵中的一种或几种。本发明方法中，所用的羰基类封端剂选自花青素等多酚类化合物中的一种或几 种。本发明方法中，所用的金属离子竞争剂选自MgCl2、AlCl3、！^eCl2、！^eCl3、乙醇铁、正 丙醇铁、异丙醇铁、正丁醇铁中的一种或几种。本发明方法中，所用的金属离子竞争协效剂选自柠檬酸盐、柠檬酸、乙烷羟基二磷 酸盐、氨基丙烷羟基二磷酸盐中的一种或几种。本发明方法中，所用的游离醛基结合剂选自L-谷氨酸、2，3-丁二醇、天冬氨酸、谷 氨酸、胱氨酸中的一种或几种。本发明方法中，所述戊氨基类封端剂、羧基类封端剂、羰基类封端剂、金属离子竞 争剂和金属离子竞争协效剂、游离醛基结合剂所用的溶液选自4-羟乙基哌嗪乙磺酸、2-吗 啉乙磺酸、二甲基甲酰胺、磷酸钠缓冲溶液。本发明还提供由上述方法制得的一种梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣。本发明的优点在于原料来源广泛，所用的化学改性剂均可工业化生产，制备方法 简单易行。
图1方法A、方法B和方法C处理后牛心包瓣膜材料植入小鼠35天后的钙含量。
具体实施例方式以下方法是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。方法A 1.将所述切割过的人工生物瓣膜放入戊二醛的磷酸钠缓冲溶液(PBS溶液)中修 饰10小时。2.将所述戊二醛溶液处理过的人工生物瓣膜放入碳化二亚胺的PBS溶液中修饰 100小时。3.将所述戊二醛溶液、碳化二亚胺溶液处理过的人工生物瓣膜放入花青素的PBS 溶液中修饰200小时。4.将所述戊二醛溶液、碳化二亚胺溶液、花青素溶液处理过的人工生物瓣膜放入 MgCl2和柠檬酸盐溶液中修饰600小时。5.将所述戊二醛溶液、碳化二亚胺溶液、花青素溶液、MgCl2和柠檬酸盐溶液处理 过的人工生物瓣膜放入L-谷氨酸的PBS溶液中修饰20天。6.将所述戊戊二醛溶液、碳化二亚胺溶液、花青素溶液、MgCl2、柠檬酸盐溶液、 L-谷氨酸溶液处理过的人工生物瓣膜经过PBS溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水洗脱干净后放 入甘油或双蒸蒸馏水中保存。方法B 1.将所述切割过的人工生物瓣膜放入丙三醇的D-Hanks溶液中修饰10小时。2.将所述丙三醇溶液处理过的人工生物瓣膜放入三氧化二铬的D-Hanks溶液中 修饰80小时。3.将所述丙三醇溶液、三氧化二铬溶液处理过的人工生物瓣膜放入花青素的 D-Hanks溶液中修饰200小时。4.将所述丙三醇溶液、三氧化二铬溶液、花青素溶液处理过的人工生物瓣膜放入 AlCl3和柠檬酸盐溶液中修饰500小时。5.将所述丙三醇溶液、三氧化二铬溶液、花青素溶液、AlCl3和柠檬酸盐溶液处理 过的人工生物瓣膜放入2，3- 丁二醇的D-Hanks溶液中修饰40天。6.将所述戊丙三醇溶液、三氧化二铬溶液、花青素溶液、AlCl3和柠檬酸盐溶液、2， 3- 丁二醇溶液处理过的人工生物瓣膜经过PBS溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水洗脱干净后放 入甘油或双蒸蒸馏水中保存。方法C:1.将所述切割过的人工生物瓣膜放入α -氨基油酸的D-Hanks溶液中修饰10小 时。2.将所述α-氨基油酸溶液处理过的人工生物瓣膜放入十八烷基三甲基氯化铵 的D-Hanks溶液中修饰80小时。3.将所述α -氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化铵溶液处理过的人工生物瓣膜 放入花青素的D-Hanks溶液中修饰1 500小时。4.将所述α-氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化铵溶液、花青素溶液处理过的 人工生物瓣膜放入乙醇铁和柠檬酸盐溶液中修饰600小时。5.将所述α-氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化铵溶液、花青素溶液、乙醇铁和柠檬酸盐溶液处理过的人工生物瓣膜放入天冬氨酸的D-Hanks溶液中修饰60天。6.将所述α-氨基油酸溶液、十八烷基三甲基氯化铵溶液、花青素溶液、乙醇铁和 柠檬酸盐溶液、天冬氨酸溶液处理过的人工生物瓣膜经过PBS溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水 洗脱干净后放入甘油或双蒸蒸馏水中保存。试验方法及结果 丐含量的试验方法参照Eduardo Jorge-Herrero, Carlos Fonseca, Alexandra P. Barge, et al. Biocompatibility and calcification of bovinepericardium employed for the construction of cardiac bioprostheses treatedwith different chemical crosslink methods. Artificial Organs, 2010, 34 (5) :E168_E176。方法 A、方法 B 和方法 C 处理后牛心包瓣膜材料植入小鼠35天后的钙含量如下表1所示表 权利要求
1.一种梯度交联及修饰型耐久性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；(b)将步骤(a)得到的人工生物瓣膜放入氨基类封端剂溶液中修饰1 60小时；(c)将步骤(b)得到的人工生物瓣膜放入羧基类封端剂溶液中修饰1 200小时；(d)将步骤(c)得到的人工生物瓣膜放入羰基类封端剂溶液中修饰1 500小时；(e)将步骤(d)得到的人工生物瓣膜放入金属离子竞争剂和金属离子竞争协效剂溶液 中修饰1 1000小时；(f)将步骤(e)得到的人工生物瓣膜放入游离醛基结合剂溶液中修饰1 60天；和(g)将步骤(f)得到的人工生物瓣膜经过PBS溶液充分漂洗和双蒸蒸馏水洗脱干净后 放入甘油或双蒸蒸馏水中保存。
2.权利要求1的制备方法，其中所述膜片大小为1 50cm2。
3.权利要求1或2的制备方法，其中所述氨基类封端剂选自戊二醛、丙三醇、多聚环氧 化物、α-氨基油酸、α-氨基油酸甘油酯、环烯醚萜苷中的一种或几种。
4.前述权利要求任一项的制备方法，其中所述羧基类封端剂选自碳化二亚胺、三氧化 二铬、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
5.前述权利要求任一项的制备方法，其中所述羰基类封端剂选自多酚类化合物中的一 种或几种。
6.权利要求5的制备方法，其中所述羰基类封端剂包括花青素。
7.前述权利要求任一项的制备方法，其中所述金属离子竞争剂选自MgCl2、A1C13、 !^Cl2、！^eCl3、乙醇铁、正丙醇铁、异丙醇铁、正丁醇铁中的一种或几种。
8.前述权利要求任一项的制备方法，其中所述金属离子竞争协效剂选自柠檬酸盐、柠 檬酸、乙烷羟基二磷酸盐、氨基丙烷羟基二磷酸盐中的一种或几种。
9.前述权利要求任一项的制备方法，其中所述游离醛基结合剂选自L-谷氨酸、2，3_丁 二醇、天冬氨酸、谷氨酸、胱氨酸中的一种或几种。
10.前述权利要求任一项的制备方法，其中所述戊氨基类封端剂、羧基类封端剂、羰 基类封端剂、金属离子竞争剂和金属离子竞争协效剂、游离醛基结合剂所用的溶液选自 D-Hanks,4-羟乙基哌嗪乙磺酸、2-吗啉乙磺酸、二甲基甲酰胺、磷酸钠缓冲溶液。
11.一种梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣，由权利要求1-10任一项的方法制得。
全文摘要
本发明属于医疗器械领域，涉及一种梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣及其制备方法。本发明方法在进行人工生物瓣膜的化学修饰过程中主要采用复合性化学改性和梯度浸没的方法鞣制心包材料来制备梯度交联及修饰型耐久性人工生物瓣，避免了由于化学改性饱和化所带来的性能衰减，以预防钙化，从而延长生物瓣膜的寿命。
文档编号A61L27/36GK102114270SQ20111004501
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