人工血管明胶蛋白、黄芪多糖复合预凝涂层的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种人工血管明胶蛋白、黄芪多糖复合预凝涂层方法，由一涤纶（学名聚对苯二甲酸乙二酯）材质机织或针织的弹性多孔隙管型或Y字型结构的合成血管假体，通过使用明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液至少涂层2遍制成，上述的共混合溶液主要包括有明胶蛋白、黄芪多糖、塑化剂和干燥剂，通过浸润使其均匀分布于血管假体全层，然后置于含有炭化二亚胺蒸汽的干燥箱中交联固定。
【专利说明】人工血管明胶蛋白、黄芪多糖复合预凝涂层 所属【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可用于置换病变人体血管的人工血管假体的预凝涂层方法，尤其 是使用混合有塑化剂和干燥剂的明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层人血管假体，使其不 漏血和促进血管组织再生，从而免除手术过程中预凝血操作和促进血管组织再生的方法。 [0002]
【背景技术】
[0003] 目前,使用人工血管置换人体病变血管是一项重要的外科操作技术。人工血管有 多种类型并且有多种材质。涤纶(学名聚对苯二甲酸乙二酯)材质的人工血管在现代血管置 换手术中使用最为普遍，由涤纶编织的人工血管管壁通常有不同程度的孔隙，便于受体组 织侵入生长、包裹人工血管假体并促其愈合。但同时，人工血管的孔隙亦有其不利的一面， 即植入时会导致大量血液通过管壁渗漏到体腔中，明显增加手术风险。
[0004] 预凝涂层是指在目前使用的涤纶材质人工血管置换机体病变血管时，由于涤纶材 质的人工血管本身具有多渗漏性，同时缺乏组织生长的引导性，若涂上适合的生物组织相 容性化学物质作为涤纶材质人工血管的涂层(此过程称为预凝)，即可防止血液的渗漏，同 时还可促进血管平滑肌细胞和成纤维细胞迁移再生的物质，即预凝涂层。在目前临床上通 常使用的预凝涂层主要是可降解的生物材料，包括自体血浆、白蛋白、胶原、丝素蛋白和明 胶等(沈宗林.介绍一种涤纶血管预凝方法.中国循环杂志.1990;冯慕贤.马凡综合征心 血管病的手术配合.岭南心血管病杂志.1998 ;黄福华.丝素蛋白涂层人工血管的研制.中 国医学科学院博士论文；Kuijpers et al, Journal of Biomaterials Science: Polymer Edition, 11，225， 2000 ;Folk JE. Transglutaminases. Biochemistry 1980,49: 517 ?531 ;Falcone P，Serafini D, Del Duca S. Comparative studies of transglutaminase activity and substrates in different organs of helianthus tuverosus. Plant Physiol 1993，142: 263 ?273 ;Yasueda H，Kumazawa Y，Motoki M. Purification and characterization of a tissue - type transglutaminase from red sea bream. Bioscience Biotechnology Biochemistry 1994,58:2041 ?2045)。但以上所述涂层材 料不稳定，提取和提纯困难，价格昂贵（J. H. Lee，W. G. Kim，and S. S. Kim，"Development and characterization ok an alginate impregnated polyester vascular graft，，'J Biomed Mater Res 36,200-208(1997))。并且随着心血管外科手术复杂性的提高，手术时间明显 延长，导致置换人工血管时间延长，患者出血率上升，对人工血管的安全性提出了更高的要 求。
[0005]
【发明内容】
为克服上述涂层材料应用困难，本发明采用可降解的生物材料明胶蛋白、黄芪多糖共 混合溶液涂层人工血管假体，同样达到免除手术过程中预凝血操作，减少漏血，同时促进血 管组织重塑的目的。该人工血管由具有生物相容材料构成的多孔隙管状或Y状合成血管假 体与混合有塑化剂和干燥剂的明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液交联而成，使得人工血管假 体不漏血，从而免除手术过程中的预凝操作，同时促进血管组织重塑的目的。该多孔隙人工 血管假体由涤纶材质机织或针织而成。
[0006] 从猪皮中提取并通过特定酶的化学方法得到高纯度的明胶蛋白溶液；从植物黄 芪中提纯并通过蒸馏和萃取方法提取得到高纯度的黄芪蛋白溶液，将两种高纯度的明胶蛋 白溶液和黄芪蛋白溶液以1 :1的重量百分比例混合，并向混合溶液加入塑化剂和干燥剂， 后用搅拌机使两种溶液充分搅拌均匀后，将共混合溶液均匀涂于合成血管假体的内外面， 使人工血管结构上充满弹性而且具备较好的操控性和纵向伸展能力。使用明胶蛋白、黄芪 多糖蛋白共混合溶液至少涂层2遍，干燥后将其暴露于炭化二亚胺蒸汽的干燥箱中交联固 定。
[0007] 为保持人工血管假体在干燥状态下保持柔软不塌陷而具有弹性，在使用明胶蛋 白、黄芪多糖共混合溶液涂层人工血管假体前需要邻苯二甲酸二酯（DEHP)或其他生物相容 性的塑化剂和氯化钙等类型的干燥剂。共混合涂层材料中明胶蛋白的浓度为20 μ g/mL，黄 芪多糖的浓度为20 μ g/mL，塑化剂浓度为10-15% (重量百分比)，干燥剂浓度为3-5% (重 量百分比)。
[0008] 合成针织或机织型的人工血管依照本发明的方法使用明胶蛋白、黄芪多糖、塑化 剂和干燥剂的混合液涂层后获得最重要的特征是使原来多孔隙结构的血管基质的渗水率 约降至零，并且有利于人工血管上血管组织的生长。作为对照实验，随机取未涂层的10根 合成机织型的涤纶血管，平均渗水率为：357. 9±20. 4ml/min*CnT2,按照本发明涂层后渗水 率降至零。同时取未涂层的5根合成机织型的涤纶血管植入实验动物体内6小时后，病理 组织学检验显示人工血管上并无血管组织生长，按照本发明涂层后人工血管上有血管组织 生长。
[0009] 由此，本发明目的是提供一种制备不漏血和促进人工血管上血管组织再生的人工 血管假体的方法。
[0010] 本发明进一步的目的是提供一种制备明胶蛋白和黄芪多糖共混合溶液涂层合成 血管假体使其不漏血并且可促进人工血管上血管组织再生的方法。
[0011] 本发明其他的目的和益处将在以下的实例说明中得到清晰的显示。
[0012] 本发明包含的特征、性质以及相关原理和操作步骤和各步骤之间的关系将在以下 具体实例中的细节逐一阐述，而本发明的范围将在权利要求中说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 为更好的理解本发明，须参考说明书附图及说明： 图1是按照本发明的方法制备的明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层的直线型人工血 管假体部分的横截面； 图2是按照本发明的方法制备的明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层的Y型人工血管 假体部分的横截面； 图3表示人工血管假体的渗水率随着按照本发明的方法运用明胶蛋白、黄芪多糖共混 合溶液涂层次数增多逐步降低； 图4表示运用本发明的方法明胶蛋白、黄芪多糖共混合涂层人工血管上血管组织生长 表现； 图5表示不同组别明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液对细胞增殖的影响； 图6表示不同处理组6 h、12 h、24 h细胞迁移率。
【具体实施方式】
[0014] 按照本发明制备的合成人工血管假体如图1所示：包括管型结构主体01，它是由 具生物相容性的纤维合成材料，尤其是聚对苯二甲酸乙酯（即涤纶）针织或机织而成的基 质02构成的多孔隙结构体.基质02具有内外侧两层绒面04。涤纶构成管型结构主体01， 并且使其具备多孔隙的结构允许受体的血管组织侵入生长，同时保持开放的管腔结构允许 血液顺畅通过。在绒面04内侧面覆盖有明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层06,明胶蛋白、 黄芪多糖共混合溶液涂层06需要运用明胶蛋白、黄芪多糖、塑化剂和干燥剂的共混合液体 材料涂层至少2遍并通过暴露在炭化二亚胺蒸汽中交联而成。
[0015] 图2演示一 Y字形明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层的人工血管假体12,血管假 体12包括主管状结构体14和两个分枝管状体16。主管状结构体14和分枝管状体16由漆 纶针织或机织而成的基质18构成，基质18内侧绒面覆盖有明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液 涂层20,需要运用明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液至少涂层2遍。
[0016] 依据本发明多孔隙结构的人工血管假体基质由涤纶通过针织或机织而成最优。通 常通过涤纶机织编织而成的人工血管假体渗水率范围在357. 9±20. 4ml/min*CnT2。交联明 胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液的方法是将明胶蛋白、黄芪多糖、塑化剂和干燥剂的混合液均 匀涂在人工血管假体基质内，去除多余的涂层材料并放置干燥后暴露于炭化二亚胺蒸汽中 交联，后在干燥箱内干燥脱水。按照本发明制备的明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层的人 工血管的渗水率(单位：ml/min*cnT2)接近于零。通常通过漆纟仑基质编织而成的人工血管 假体植入到实验动物体内，在6小时内人工血管假体上血管组织基本不生长。通过本发明 制成的含有明胶蛋白、黄芪多糖共混合涂层的人工血管假体植入实验动物体内，6小时后人 工血管假体上血管组织有明显生长。
[0017] 以下实例将说明从猪皮中提取和纯化明胶蛋白溶液及黄芪多糖从植物黄芪中提 取和纯化黄芪多糖以根据发明制备明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层人工血管假体的过 程。列举实例的目的是阐述专利而不是来限制它的范围。
[0018] 实例1 :明胶蛋白和黄芪多糖的提取方法 把猪皮在绞肉机中制成大小均匀的肉泥，然后往猪皮肉泥中加入木瓜蛋白酶溶液，料 液比例为1 :30,其中木瓜蛋白酶的酶含量为1. 5%，提取时间为7h，提取温度为60摄氏度， pH调节为5.9的条件下，提取得到明胶蛋白初步溶液，进一步把明胶蛋白初步溶液进行微 滤膜操作，微滤膜操作条件为压力〇. 25MPa，温度65摄氏度，大约在12分钟后膜通量最大且 趋于稳定，得到浓度约75%的明胶蛋白溶液，最后加入适当的蒸馏水调配成实验所需的浓 度。
[0019] 把黄芪在磨粉机中磨成粗细均匀的粉末状，然后取IOOg黄芪粉末加入适量蒸馏 水溶解搅拌形成溶液，后将溶液在70°c恒温中回流提取3次，每次提取3h，加纯化水量 40ml和95%乙醇至终浓度90%进行醇沉静置4h，收集沉淀物。收集到的沉淀物在干燥箱中 干燥24h后形成粉末状黄芪多糖，此时所得黄芪多糖原粉浓度为70-80% (重量百分比)，最 后加入适当的蒸馏水调配成实验所需的浓度。
[0020] 把上述步骤得到的明胶蛋白溶液和黄芪多糖溶液以比例1 :1混合，并用搅拌机进 行搅拌使两者充分混合，最终得到所需共混合溶液。
[0021] 实例2 :明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层人工血管 将含有明胶蛋白（按照实例1从黄芪中提取）浓度为20 μ g/ml的明胶蛋白溶液和黄芪 多糖(按照实例1从黄芪中提取）浓度为20 μ g/ml的黄芪多糖溶液以1 :1的重量百分比 充分混合后注满50ml的注射器内，该明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液含有15%邻苯二甲酸 二酯（DEHP)、3%氯化钙和蒸馏水，粘度为40000-48000厘泊。注射器与人工血管假体一端 相连，明胶蛋白和黄芪多糖共混合溶液被推注入人工血管腔并使涂层液均匀涂布在管腔内 壁，多余的明胶蛋白、黄芪多糖共混合在人工血管假体另外一端流出。涂层后人工血管在50 摄氏度的干燥箱中干燥1小时，涂层干燥需要至少操作2次。
[0022] 涂层至少2次后，使人工血管暴露于炭化二亚胺蒸汽中交联交联后置于50摄氏度 干燥箱中干燥24小时。
[0023] 实例3 :涂层前后人工血管假体血液渗透率比较 按照实例2的方法制备的明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层的人工血管检测如下， 随机取10根直径为8mm，长度为IOcm涂层后的合成机织人工血管并与储血器相连，在 120mmHg压力下，使肝素化的血液在人工血管内通过，收集渗漏的血液并计量(单位：ml/ min*cm~2)。检测结果10根人工血管的血液渗出率分别为：0. 01，0. 03,0. 09,0. 01，0. 04， 0. 01，0. 01，0. 01，0. 02,0. 05,平均血液渗出率为 0. 029 ml/min*cm~2,接近于零。
[0024] 为与未涂层的机织人工血管比较，选取未涂层的人工血管重复上述实验操作，测 得平均血液渗出率为30. I ml/min*cnT2。
[0025] 实例4 :涂层次数前后人工血管假体渗水率比较 人工血管经过明胶蛋白、黄芪多糖共混合溶液涂层1次后渗水率降至3%以下，涂层2 次后渗水率降至1%以下，涂层5次后渗水率接近于0。标准的渗水率实验测定为在120mmHg 的水柱压力下通过2. 44 cnT2面积的圆孔，将人工血管假体的样品固定在圆孔上lmin，收 集并且测定渗水量。每个样品分别测定数次，测定结果如下表示：渗水率=ml/(min* CnT2)。 机织人工血管的渗水率为600 ml/min*cnT2经过不同次数涂层后的渗水率。
[0026] 变化如下：
【权利要求】
1. 一种制备具有预凝涂层的人工血管假体的方法，所述具有涂层的人工血管假体包括 人工血管假体和涂在人工血管假体上的涂层，其特征在于所述涂层含有明胶蛋白、黄芪多 糖、塑化剂和干燥剂。
2. 根据权利要求1所述的制备人工血管的方法，特征在于将含有明胶蛋白、黄芪多糖、 塑化剂和干燥剂的共混合溶液均匀涂覆在人工血管全层，然后在含有炭化二亚胺蒸汽的干 燥箱中进行交联固定，最终获得所述的人工血管假体。
3. 根据权利要求1或2所述的制备人工血管假体的方法，其特征在于塑化剂选自邻苯 二甲酸二酯（DEHP)。
4. 根据权利要求1或2所述的制备人工血管假体的方法，其特征在于干燥剂选自氯化 钙。
5. 根据权利要求1或2所述的制备人工血管假体的方法，其特征在于人工血管假体由 生物相容性材料制成，其为涤纶材质(学名聚对苯二甲酸乙二酯）并具有弹性多孔隙管型或 Y字型结构的合成编织物，可以是机织型或针织型。
6. 根据权利要求1或2所述的制备人工血管假体的方法，其特征在于明胶蛋白的浓度 为20 iig/mL，黄芪多糖的浓度为20 iig/mL，塑化剂浓度为10-15% (重量百分比)，干燥剂 浓度为3-5% (重量百分比）。
7. 根据权利要求1或2所述的制备人工血管假体的方法，其中涂覆涂层溶液至少要2 层。
【文档编号】A61L27/50GK104307043SQ201410525283
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月7日 优先权日:2014年10月7日
【发明者】张志辉, 张梅, 冯然, 张熙腾, 刘涛, 何舒翘 申请人:张志辉