一种人工血管支架及其制备方法和应用与流程

本发明涉及人工血管支架，尤其是涉及一种人工血管支架及其制备方法和应用。

背景技术：

1、心血管类相关疾病已经发展成为全球致死率最高的疾病之一，主要治疗手段是依赖合适的自体血管进行手术移植。为了克服自体血管的数量限制，满足临床手术的需求，人工血管成为提升心血管移植救治率的理想方案。目前采用聚四氟乙烯或聚氨酯材料制备的人工血管已经广泛应用于大口径血管移植手术，具有良好的通畅性和治疗效果。然而对于内径小于6mm的小口径血管，血管口径较小导致血液流速缓慢，血流环境较为复杂，导致不可降解人工血管长期植入后容易发生钙化感染等问题，使用时间短。对于大多数患者来说，自身身体与家庭经济均无法承受多次进行手术置换。因此开发体内原位可降解组织工程血管移植物成为小口径血管领域亟待解决的问题。

2、可降解血管移植物具有两个亟待解决的问题，其一是植入后的排斥感染等反应仍不可消除，其二是血管制备过程中抗菌药难以加入。这主要是因为绝大部分药物都是水溶性的，无法在可降解高分子中良好分散。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种人工血管支架，能够有效提高所述人工血管支架的生物相容性和抗菌。

2、本发明还提供了上述人工血管支架的制备方法。

3、本发明还提供了上述人工血管支架的应用。

4、根据本发明第一方面的实施例，提供了一种人工血管支架，所述人工血管支架包括：

5、可降解基体；

6、抗菌药物，所述抗菌药物分散于所述可降解基体中，所述抗菌药物具备双亲性。

7、根据本发明实施例的人工血管支架，至少具有如下有益效果：

8、（1）本发明采用双亲性的抗菌药物，其在可降解基体中的分散性良好，提升了所述人工血管支架的质地均匀性，以及抗菌等性能发挥的均匀性。

9、（2）和传统的在可降解基体表面涂覆抗菌涂层的人工血管支架相比，本发明提供的人工血管支架中，抗菌药物的缓释性能更优，效用更长；所得人工血管支架的机械性能也更好，在拉伸、变形过程中也不会造成抗菌药物的脱落。

10、根据本发明的一些实施例，所述可降解基体的材质包括聚乳酸（pla）、聚乳酸-乙醇酸共聚物（plga）、聚己内酯（pcl）、海藻酸钠、壳聚糖、透明质酸、聚乙醇酸（pga）、聚对二氧环己酮（ppdo）和和聚乳酸-己内酯共聚物（plcl）的至少一种。即所选可降解基体的材质是fda批准的生物可降解高分子材料，具有良好的生物相容性，完全满足临床植入的安全性要求。

11、根据本发明的一些实施例，所述可降解基体包括聚己内酯（pcl）、聚乳酸-乙醇酸共聚物（plga）、聚乙醇酸（pga）和聚乳酸-己内酯共聚物（plcl）中的至少一种。

12、根据本发明的一些实施例，所述可降解基体包括聚乳酸（pla）、聚己内酯（pcl）和聚乙醇酸（pga）中的至少一种。

13、根据本发明的一些实施例，制备所述可降解基体的高分子中，重均分子量为5~50万。例如具体可以是约8万、10万、13万、15万、18万或45万。

14、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物包括有机小分子化合物、低聚物和功能化无机纳米颗粒中的至少一种。

15、根据本发明的一些实施例，所述有机小分子化合物包括磺胺类抗菌药物、咪唑类抗菌药物、硝基咪唑类抗菌药物、喹诺酮类抗菌药物，和功能化纳米金和功能化纳米银的至少一种。

16、根据本发明的一些实施例，所述有机小分子化合物包括酞磺胺噻唑（cas：85-73-4）、醋磺胺甲氧吡嗪（cas：80-35-3）、替硝唑（cas：19387-91-8）、头孢硫脒（cas：33075-00-2）、诺氟沙星（cas：70458-96-7）、左氧氟沙星（cas：100986-85-4）、环丙沙星（cas：85721-33-1）和莫西沙星（cas：151096-09-2）中的至少一种。

17、根据本发明的一些实施例，所述低聚物包括壳聚糖类衍生物和双胍类低聚物中的至少一种。

18、根据本发明的一些实施例，所述壳聚糖类衍生物中含有游离氨基。

19、根据本发明的一些实施例，所述双胍类低聚物包括xcid-plus。

20、根据本发明的一些实施例，所述功能化无机纳米颗粒包括亲水性聚苯胺包裹的纳米金和亲水性聚苯胺包裹的纳米银中的至少一种。其中，所述亲水性聚苯胺，是以羧基等亲水性基团接枝修饰聚苯胺得到的产物。

21、根据本发明的一些实施例，所述功能化无机纳米颗粒的直径为2~15nm。例如具体可以是约4nm或8nm。

22、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物包括有机小分子化合物、低聚物和功能化无机纳米颗粒。

23、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物为环丙沙星、壳聚糖类衍生物和亲水性聚苯胺包裹的纳米金的组合。其中，所述壳聚糖类养生物作为载体使用，所述环丙沙星和所述亲水性聚苯胺包裹的纳米金负载在其上。

24、所述环丙沙星和所述壳聚糖衍生物的质量比为1μg：7~8mg。例如具体可以是1μg：7.5~7.6mg。

25、所述环丙沙星和所述亲水性聚苯胺包裹的纳米金的质量比为1μg：3~4mg。例如具体可以是1μg：3.2~3.5mg。

26、本发明选用的抗菌性药物，不仅具有双亲性，其抗菌性能还优于传统的抗菌药物，因此抗菌性能更高。最重要的是，环丙沙星、壳聚糖类衍生物和亲水性聚苯胺包裹的纳米金的组合中，三种抗菌药物具备协同作用，可显著提升所得人工血管支架的抗菌性以及抗菌长效性。

27、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物和所述可降解基体的质量比为2.5μg~28mg：1g。

28、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物和所述可降解基体的质量比为0.5~10μg：1g。例如具体可以是约2.5μg：1g。

29、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物和所述可降解基体的质量比为19~20mg：1g。例如具体可以是约19.01mg：1g。

30、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物和所述可降解基体的质量比为8~9mg：1g。例如具体可以是约8.01mg：1g。

31、根据本发明的一些实施例，所述抗菌药物和所述可降解基体的质量比为25~30mg：1g。

32、根据本发明的一些实施例，所述人工血管支架的长度为20~60cm。例如具体可以是约30cm或约40cm。

33、根据本发明的一些实施例，所述人工血管支架的内径为2~8mm。例如具体可以是约3mm。

34、根据本发明的一些实施例，所述人工血管支架的壁厚为200~400μm。例如具体可以是约300μm或约350μm。

35、根据本发明的一些实施例，所述人工血管支架由纳米纤维编织而成。

36、根据本发明的一些实施例，所述纳米纤维的直径为200~1000nm。

37、根据本发明第二方面的实施例，提供了一种所述的人工血管支架的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

38、s1.配制所述抗菌药物的有机分散液a；

39、配制所述可降解基体的有机分散液b；

40、s2.混合所述有机分散液a和所述有机分散液b；

41、s3.将步骤s2所得混合物进行微纳加工。

42、根据本发明实施例提供的制备方法，至少具有以下有益效果：

43、本发明提供的制备方法简单、易行，方便进行大规模推广。

44、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液a的浓度为1μg/ml~60 mg/ml。例如具体可以是约1μg/ml、3μg/ml、5μg/ml、10μg/ml、15μg/ml、20μg/ml、15mg/ml、16mg/ml、17mg/ml、35mg/ml、38mg/ml、39mg/ml、50mg/ml、52mg/ml、54 mg/ml、55 mg/ml或约56mg/ml。该浓度为固体的质量和液体的体积比。

45、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液a的分散剂包括二甲基亚砜（cas：67-68-5）、四氢呋喃（cas：109-99-9）和n,n-二甲基甲酰胺（dmf，cas：68-12-2）中的至少一种。

46、由此，特定的抗菌药物和特定的分散剂，可确保所述有机分散液a具有均匀的分散性，且和所述分散液b混合后，依然可以获得分散均匀的混合物。

47、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液a的分散剂包括四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺（dmf）。其中四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺（dmf）的体积比为1:0.8~1.2。进一步具体的可以是约1:1。

48、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，当所述抗菌药物仅为所述小分子化合物时，所述有机分散液a的配置方法包括：将所述抗菌药物和所述分散剂混合后依次进行超声和搅拌。其中所述超声的时长为8~12min，例如具体可以是约10min；所述搅拌的时长为25~35min，例如具体可以是约30min。

49、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，当所述抗菌药物包括所述壳聚糖类衍生物，同时包括所述小分子化合物和功能化无机纳米颗粒中的至少一种时，所述有机分散液a的配制方法为：

50、将所述小分子化合物和功能化无机纳米颗粒中的至少一种和所述壳聚糖类衍生物的有机溶液混合。其中，混合的温度为50~70℃。例如具体可以是约60℃、65℃。混合的时长为20~30h，例如具体可以是24~25h。混合的方式包括搅拌。

51、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液b的浓度为5~20 wt%。例如具体可以是约5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%或20%。

52、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液b的分散剂包括dmf（cas：68-12-2）、二甲基亚砜（dmso，cas：67-68-5）、二氯甲烷（cas：75-09-2）、三氯甲烷（cas：67-66-3）、无水乙醇（cas：64-17-5）、四氢呋喃（cas：109-99-9）和六氟异丙醇（cas：920-66-1）中的至少一种。

53、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液b的分散剂为六氟异丙醇。

54、根据本发明的一些实施例，步骤s1中，所述有机分散液b的配制方法包括将所述可降解基体的制备原料和所述有机分散液b的分散剂混合搅拌。其中搅拌的时长为2.5~3.5h。例如具体可以是约3h。

55、根据本发明的一些实施例，步骤s2中，所述混合中，所述有机分散液a和所述有机分散液b的体积比为1:10~15。例如具体可以是1:12~13。

56、根据本发明的一些实施例，步骤s2中，所述混合的温度为常温。即为15~40℃。进一步可以是约25℃。

57、根据本发明的一些实施例，步骤s2中，所述混合的方式包括搅拌混合。所述混合的时长为6~15h。例如具体可以是8~10h。

58、根据本发明的一些实施例，步骤s2中，还包括在所述混合后静置。所述静置的时长为20~40min。例如具体可以是约30min。所述混合静置，可去除步骤s2所得混合物中的气泡。

59、根据本发明的一些实施例，步骤s3中，所述微纳加工的方法包括3d打印、静电纺丝、非织造布技术和模板浇筑中的至少一种。

60、根据本发明的一些实施例，当所述微纳加工的方法包括所述静电纺丝时，所述静电纺丝的条件包括以下几项中的至少一种：

61、a.步骤s2所得混合物在静电纺丝中的推注速度为0.5~1.5ml/h。例如具体可以是约1ml/h。

62、b.所述静电纺丝的电压为10~15kv。例如具体可以是12~13kv。

63、c.所述静电纺丝的接受距离为10~20cm。例如具体可以是约15cm。

64、d.所述静电纺丝的喷头直径为0.5~1mm。例如具体可以是约0.7mm。

65、e.所述静电纺丝的接收转速为800~1200rpm。例如具体可以是约1000rpm。

66、其中，所述静电纺丝的喷头直径，并不等于所述纳米纤维的直径。理由是在制备过程中，从所述静电纺丝的喷头中喷出的丝状物，会进一步拉伸、变细，最终形成所述纳米纤维。

67、根据本发明的一些实施例，所述制备方法还包括在所述微纳加工后依次进行干燥和灭菌。

68、根据本发明第三方面的实施例，提供了一种所述的人工血管支架在制备心血管疾病治疗器件中的应用。

69、由于所述的应用采用了上述实施例的人工血管支架的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。即，本发明利用一类能够在可降解基体中良好分散的抗菌药物，并将其与可降解基体结合，制备出具有长效抗菌防感染的组织工程血管支架，用于原位植入式人工血管置换。

70、若无特殊说明，本发明中的浓度，为目标物质和其他液体物质的浓度。例如5μg/ml的环丙沙星四氢呋喃溶液，则表示按照5μg环丙沙星：1ml四氢呋喃混合而成的溶液。

71、若无特殊说明，本发明的“约”实际表示的含义是允许误差在±2%的范围内，例如约100实际是100±2%×100。

72、若无特殊说明，本发明中的“在……之间”包含本数，例如“在2～3之间”包括端点值2和3。

73、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。