阅读说明：本技术 一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜及其制备方法 (Biological valve with anticoagulation and calcification resistance and preparation method thereof ) 是由 王云兵 李高参 杨立 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜及其制备方法。该方法的具体过程为：采用戊二醛对生物瓣膜进行交联处理,并在交联处理前和/或后采用含有胺基基团的功能分子对生物瓣膜进行至少一次的功能修饰处理,使功能分子通过化学接枝的方式固定在生物心脏瓣膜上得到兼具抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜。本发明制得的生物瓣膜不仅具有良好的机械性能,同时还具有优异的抗凝血和抗钙化效果。(The invention discloses a biological valve with anticoagulation and calcification resistance and a preparation method thereof. The method comprises the following specific processes: glutaraldehyde is adopted to carry out cross-linking treatment on the biological valve, and functional molecules containing amino groups are adopted to carry out at least one time of functional modification treatment on the biological valve before and/or after the cross-linking treatment, so that the functional molecules are fixed on the biological heart valve in a chemical grafting manner to obtain the biological valve with anticoagulation and anti-calcification functions. The biological valve prepared by the invention not only has good mechanical property, but also has excellent anticoagulation and anti-calcification effects.)

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜及其制备方法

技术领域

本发明属于医学材料及医疗器械制备技术领域，具体涉及一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜及其制备方法。

背景技术

心脏瓣膜病是心血管疾病的一种，是造成心血管疾病患病率高和死亡率高的重要原因之一。传统的瓣膜替换手术需要通过开胸进行，但是因为开胸手术需建立体外循环，手术风险很高，并且患者的恢复时间长，对于一些老年患者以及不宜开胸的患者不能耐受此类手术。近些年，随着微创介入技术的发展，经导管介入心脏瓣膜置换技术给患者带来了曙光。介入心脏瓣膜置换手术无需要开胸，手术风险低，恢复时间短，为老年患者以及不宜开胸的患者提供了新的治疗方案。生物心脏瓣膜是指一类用于替换人体病变心脏瓣膜的生物医学材料。基于生物瓣膜材料的特点和优势，当前生物瓣已成为介入式瓣膜的首选方案。

相比与主动脉瓣膜，肺动脉瓣膜具有肺动脉血流速度慢、应用患者范围年龄普遍偏低的特点，因而对介入肺动脉瓣膜的抗血栓和抗钙化等性能提出了更高的要求。目前，现有的介入生物瓣膜一般采用戊二醛交联的生物瓣膜材料，戊二醛交联的肺动脉瓣膜在体内的凝血和钙化问题已成为造成临床上瓣膜失效非常重要的因素。因此，对现有生物瓣膜材料进行抗凝血和抗钙化处理能有效延长介入肺动脉瓣膜的使用寿命，对介入肺动脉瓣膜的临床使用以及提高患者的生活质量均具有重要的意义。

目前针对戊二醛交联瓣膜抗凝的策略主要是进行肝素修饰，常见的方法主要有以下两种：(1)通过直接浸泡的方式，将戊二醛交联瓣膜浸泡至含有肝素的溶液中实现肝素在瓣膜材料上的修饰；(2)利用静电吸附组装的方式，通过与正电性化合物的静电组装，进而修饰在瓣膜材料表面。由于上述方法均是通过物理吸附等弱的结合力将肝素修饰在瓣膜材料表面，造成肝素在材料表面的保存时间较短，无法实现长期抗凝的目的。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜、特别是肺动脉瓣膜及其制备方法，旨在解决现有介入生物瓣膜的凝血和钙化问题，在保证生物瓣膜材料机械性能的同时，提高瓣膜材料的抗凝血和抗钙化效果，延长瓣膜使用寿命。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，采用戊二醛对生物瓣膜进行交联处理，并在交联处理前和/或后采用含有胺基基团的功能分子对生物瓣膜进行至少一次的功能修饰处理，使功能分子通过化学接枝的方式固定在生物心脏瓣膜上得到兼具抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜。

进一步地，功能修饰处理的具体过程为：将生物瓣膜置于功能分子和缩合剂混合的溶液中，于4～37℃反应1～7天。

进一步地，混合溶液中功能分子的质量浓度为0.1～30％；缩合剂的质量浓度为0.1～20％。

进一步地，功能分子的质量浓度(质量百分浓度)优选为0.5～20％，例如可以为0.5％、8％、15％、20％等。

进一步地，缩合剂适量的质量浓度(质量百分浓度)优选为0.1-20％，例如可以为0.1％、1％、5％、10％、15％等。

进一步地，功能分子为含有胺基的抗凝功能分，包括抗凝类天然分子、抗凝药物和抗凝高分子。

进一步地，功能分子包括氨基肝素、壳聚糖类肝素、水蛭素、鱼精蛋白、达比加群、比伐芦定、牛磺酸、2-环己胺基乙磺酸、氨基丙烷磺酸、Tris乙磺酸、聚赖氨酸-肝素、乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚对苯乙烯磺酸、乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚2-甲基丙烯酰氧基乙磺酸、乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基磺酸、乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚烯丙基磺酸和乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚3-甲基丙烯酰氧基丙磺酸等中的至少一种。

进一步地、缩合剂为二环己基碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺或1-羟基苯并三唑等。

进一步地，采用戊二醛进行交联处理时，戊二醛的体积浓度为0.1～10％，pH值为7～8。

进一步地，戊二醛水溶液的体积浓度优选为0.1～10％，例如可以为0.1％、1％、5％、10％等，戊二醛水溶液的pH优选为7～8，例如可以为7、7.4、8等。

进一步地，交联反应温度为4～37℃，反应时间为1～7天。

进一步地，在进行戊二醛交联或功能修饰处理之间，还包括对生物瓣膜进行清洗预处理；清洗预处理过程为：清洗过程可以包括：采集新鲜的猪或牛的心包组织，并于4℃低温湿润状态下保存。采用柔和摩擦和流体压力在振荡条件之下用去离子水(蒸馏水)清洗心包组织，去除粘附的非心包和非胶原组织。本发明所述清洗通过渗压休克实现对心包组织有效脱细胞，优选清洗持续到没有可见的粘附的非心包或非胶原组织。具体实施时，优选的，所述将动物心包膜清洗干净的步骤包括：将新鲜的动物心包膜在3～5℃、80～120RPM的转速振荡条件下以去离子水清洗1.5～3h。例如，可以在4℃100RPM转速振荡条件之下去离子水清洗2h，然后将清洗干净的新鲜动物(猪或牛)心包膜进行交联处理或功能化处理。

进一步地，生物瓣膜为肺动脉瓣、主动脉瓣、静脉瓣、二尖瓣或三尖瓣置换及修补材料。

上述方法制备得到的兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜。

本发明的有益效果为：

1、由于未经处理的生物膜片材料抗凝血和抗钙化能力较差，本发明创造性的在生物膜组织戊二醛交联固定前后，将抗凝血功能分子通过化学接枝的方式固定在生物心脏瓣膜上，从而使生物心脏瓣膜具备优异的抗凝血能力。同时，功能修饰处理还会封闭戊二醛瓣膜的羧基和醛基等瓣膜钙化位点，进一步提高瓣膜的抗钙化能力，使得制备得到的生物瓣膜材料，特别是肺动脉瓣莫具有长效抗凝和抗钙化性能，从而进一步提高肺动脉瓣膜的耐久性，满足肺动脉瓣膜的临床需求。

2、本申请将生物瓣膜置于功能分子和缩合剂的混合溶液中，然后于4～37℃接枝反应1～7天，能够确保生物瓣膜上尽可能多的接枝上抗凝功能分子，然后再通过戊二醛的交联处理，能够实现生物瓣膜上大部分胶原组织的稳定交联，提高整个心包组织的结构稳定性，降低以至于消除免疫原性。

3、本发明提供了一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜及其制备方法，采用本发明制得的生物瓣膜不仅具有良好的机械性能，在凝血测试和动物实验等测试中呈现出优异的抗凝血和抗钙化效果。此瓣膜材料除适合用于肺动脉瓣，也可用作主动脉瓣、静脉瓣、二尖瓣、三尖瓣等的置换及修补材料。

附图说明

图1为本申请实施例1制备得到的生物瓣膜的力学测试结果；

图2为戊二醛瓣膜(左)与本申请实施例1制备得到的生物瓣膜(右)的血小板粘附实验结果；

图3为戊二醛瓣膜(左)与本申请实施例1制备得到的生物瓣膜(右)的体内钙化定量分析结果。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，具体过程为：

(1)将猪心包瓣膜用去离子水清洗干净后，于4℃下，在浓度为5％的水蛭素和浓度为1％的缩合剂的水溶液中浸泡2天；

(2)于4℃下，在浓度为5％的戊二醛溶液中浸泡7天；

(3)于4℃下，在浓度为3％的氨基肝素水溶液中浸泡2天得到目标生物瓣膜材料。

本实施制备的抗钙化生物心脏瓣膜在单轴拉伸测试之下(1*5cm样品尺寸)拉伸断裂应力为34N。

经血小板粘附实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗凝血性能显著提高。

经动物大鼠皮下植入实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗钙化效果提高600％以上。

实施例2

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，具体过程为：

(1)将牛心包瓣膜用去离子水清洗干净后，于4℃下，在浓度为3％的牛磺酸和浓度为5％的缩合剂的水溶液中浸泡2天；

(2)于4℃下，在浓度为5％的戊二醛溶液中浸泡7天；

(3)于4℃下，在浓度为5％的壳聚糖类肝素水溶液中浸泡2天得到目标生物瓣膜材料。

本实施制备的抗钙化生物心脏瓣膜在单轴拉伸测试之下(1*5cm样品尺寸)拉伸断裂应力大于30N。

经血小板粘附实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗凝血性能显著提高。

经动物大鼠皮下植入实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗钙化效果提高500％以上。

实施例3

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，具体过程为：

(1)将猪心包瓣膜用去离子水清洗干净后，于4℃下，在浓度为5％的戊二醛溶液中浸泡7天；

(2)于4℃下，在浓度为20％的Tris乙磺酸和浓度为5％的缩合剂的水溶液中浸泡5天；

(3)于4℃下，在浓度为3％的乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸水溶液中浸泡5天得到目标生物瓣膜材料。

本实施制备的抗钙化生物心脏瓣膜在单轴拉伸测试之下(1*5cm样品尺寸)拉伸断裂应力大于30N。

经血小板粘附实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗凝血性能显著提高。

经动物大鼠皮下植入实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗钙化效果提高600％以上。

实施例4

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，具体过程为：

(1)将猪心包瓣膜用去离子水清洗干净后，于37℃下，在浓度为2％的肝素和浓度为5％的缩合剂的水溶液中浸泡3天；

(2)于4℃下，在浓度为5％的戊二醛溶液中浸泡7天；

(3)于37℃下，在浓度为50％的乙二胺接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚3-甲基丙烯酰氧基-2-羟丙基磺酸水溶液中浸泡3天得到目标生物瓣膜材料。

本实施制备的抗钙化生物心脏瓣膜在单轴拉伸测试之下(1*5cm样品尺寸)拉伸断裂应力大于30N。

经血小板粘附实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗凝血性能显著提高。

经动物大鼠皮下植入实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗钙化效果提高400％以上。

实施例5

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，具体过程为：

(1)将猪心包瓣膜用去离子水清洗干净后，于4℃下，在浓度为5％的比伐芦定和浓度为10％的缩合剂的水溶液中浸泡3天；

(2)于4℃下，在浓度为5％的戊二醛溶液中浸泡7天；

(3)于4℃下，在浓度为3％的氨基肝素水溶液中浸泡3天得到目标生物瓣膜材料。

本实施制备的抗钙化生物心脏瓣膜在单轴拉伸测试之下(1*5cm样品尺寸)拉伸断裂应力大于30N。

经血小板粘附实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗凝血性能显著提高。

经动物大鼠皮下植入实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗钙化效果提高400％以上。

实施例6

一种兼具抗凝血和抗钙化性能的生物瓣膜的制备方法，具体过程为：

(1)将猪心包瓣膜用去离子水清洗干净后，于室温下，在浓度为1％的聚赖氨酸-肝素和浓度为1％的缩合剂的水溶液中浸泡5天；

(2)于37℃下，在浓度为5％的戊二醛溶液中浸泡7天；

(3)于室温下，在浓度为2％的达比加群水溶液中浸泡5天得到目标生物瓣膜材料。

本实施制备的抗钙化生物心脏瓣膜在单轴拉伸测试之下(1*5cm样品尺寸)拉伸断裂应力大于30N。

经血小板粘附实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗凝血性能显著提高。

经动物大鼠皮下植入实验发现，本实施制备的生物瓣膜与传统的戊二醛交联瓣膜相比，抗钙化效果提高600％以上。

如图1所示，可以看出本申请制备得到的生物瓣膜具有优异的机械性能；根据图2可知，本申请制备得到的生物瓣膜上几乎没有血小板黏附，而戊二醛处理后的生物瓣膜上则是明显黏附有血小板，可以看出本申请制备得到的生物瓣膜具有优异的抗凝血性能。

图3为抗钙化性能检测结果，由图3可知，本申请制备得到的生物瓣膜上的挂钙量仅为22μg/mg左右，而戊二醛处理组则是达到了154μg/mg左右，远远低于戊二醛处理组，可以看出本申请制备得到的生物瓣膜具有优异的抗钙化性能。