一种具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜及其制备方法
阅读说明：本技术 一种具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜及其制备方法 (Biological valve with anticoagulation and anti-calcification functions 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：本发明公开了一种具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜及其制备方法。该方法的过程为：采用戊二醛对生物瓣膜进行交联处理,并在交联后采用亲水分子或疏水分子进行改性处理；或采用亲水分子或疏水分子对生物瓣膜进行改性处理,然后再进行戊二醛交联处理；或采用亲水分子或疏水分子对生物瓣膜进行至少一次改性处理,然后进行戊二醛交联处理,最后再用亲水分子或疏水分子对生物瓣膜进行至少一次改性处理。本发明制备得到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 anti-calcification functions and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: performing cross-linking treatment on the biological valve by using glutaraldehyde, and performing modification treatment by using hydrophilic molecules or hydrophobic molecules after cross-linking; or hydrophilic molecules or hydrophobic molecules are adopted to carry out modification treatment on the biological valve, and then glutaraldehyde crosslinking treatment is carried out; or hydrophilic molecules or hydrophobic molecules are adopted to carry out at least one modification treatment on the biological valve, then glutaraldehyde crosslinking treatment is carried out, and finally hydrophilic molecules or hydrophobic molecules are adopted to carry out at least one modification treatment on the biological valve. The biological valve prepared by the invention not only has good mechanical property, but also has excellent anticoagulation and anti-calcification effects.)
技术领域
本发明属于医学材料及医疗器械制备技术领域，具体涉及一种具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜及其制备方法。
背景技术
肺动脉瓣膜疾病以肺动脉返流和肺动脉狭窄病变为主，传统的外科开胸治疗易并发严重的肺动脉返流，从而导致右心室腔扩大及心率失常。进一步治疗需要再次进行开胸手术，但二次(以上)手术不但手术难度大，且有较高的危险性和死亡率。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，老年患者以及不宜开胸的患者提供了新的治疗方案。
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以及耐久性等性能提出了更高的要求。传统的戊二醛交联生物瓣膜的凝血、钙化问题已成为造成临床上瓣膜失效非常重要的原因。因此，对现有生物瓣膜材料的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。
目前戊二醛瓣膜常见的亲疏水改性处理的方法是利用静电吸附组装的方式，将亲水性或疏水性的化合物修饰在瓣膜材料表面。由于上述方法是通过物理吸附等弱的结合力将亲疏水性物质修饰在瓣膜材料表面，造成亲疏水性物质在材料表面的保留时间较短且性能不太稳定，无法实现瓣膜长期抗凝和抗钙化的目的。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜及其制备方法，旨在解决现有介入肺动脉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：
一种具有抗凝血和抗钙化功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，并在交联后采用亲水分子或疏水分子进行改性处理；
或采用亲水分子或疏水分子对生物瓣膜进行改性处理，然后再进行戊二醛交联处理；
或采用亲水分子或疏水分子对生物瓣膜进行至少一次改性处理，然后进行戊二醛交联处理，最后再用亲水分子或疏水分子对生物瓣膜进行至少一次改性处理。
进一步地，改性处理的具体过程为：
将生物瓣膜置于亲水分子或疏水分子与缩合剂混合后的溶液中，于4～37℃反应1～7天即可。
进一步地，当需要在戊二醛交联前后分别进行改性处理时，前后改性处理的过程相互独立。
进一步地，将生物瓣膜置于疏水分子与缩合剂混合后的溶液中，于室温条件下浸泡5天，然后将其置于戊二醛溶液中，于37℃的条件下浸泡7天，最后再将其置于疏水分子与缩合剂混合的溶液中，于室温条件下浸泡5天即可。
进一步地，混合溶液中亲水分子的质量浓度为0.5～30％；缩合剂的质量浓度为0.1～20％。
进一步地，混合溶液中亲水分子的质量浓度为0.5％、1％、8％、15％、20％、30％等；疏水分子的质量浓度为0.5％、1％、8％、15％、20％、30％等；缩合剂的质量浓度为0.1％、1％、5％、10％、15％等％。
进一步地，亲水分子为氨基乙磺酸盐、葡糖胺、氨基聚糖、氨基甘油、聚赖氨酸-聚甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、聚赖氨酸-聚甲基丙烯酸盐、糖蛋白、短链多肽和磷脂中的至少一种。
进一步地，疏水性功能分子包括全氟辛酸-2-氨基乙酯、(2-氨基乙基)-全氟辛酰胺、(2-氨基乙基)-十七氟十一酰胺、全氟十二烷胺、全氟辛胺、全氟己胺、全氟丁胺和壳聚糖中的至少一种。
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，交联反应温度为4～37℃，反应时间为1～7天。
进一步地，戊二醛的体积浓度为0.1％、1％、5％、10％等；pH值为7、7.4、8等。
进一步地，在进行戊二醛交联或改性处理之前，还包括对生物瓣膜进行清洗预处理；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亲水处理。
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具有抗凝血和抗钙化功能的生物瓣膜。
本发明的有益效果为：
1、本发明将生物瓣膜置于亲水分子或疏水分子与缩合剂的混合溶液中，使亲水分子或疏水分子通过化学接枝的方式固定在生物瓣膜上，从而使生物瓣膜具有良好的抗凝血功能。同时，改性处理还会封闭戊二醛瓣膜的羧基和醛基等瓣膜钙化位点，同时提高戊二醛瓣膜的长效抗凝和抗钙化性能，从而进一步提高生物瓣膜，特别是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亲水分子或疏水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亲水分子或疏水分子，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，降低或是甚至于消除免疫原性。
3、采用本发明方法制备得到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，同时还具有优异的力学性能和生物相容性，可以有效减低生物瓣膜的凝血和钙化，延长瓣膜的使用寿命。
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
一种具有抗凝血和抗钙化功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0.5％的葡糖胺和浓度为1％的缩合剂的水溶液中浸泡2天；
(2)于4℃下，在浓度为1％的戊二醛溶液中浸泡7天；
(3)于4℃下，在浓度为3％的氨基乙磺酸水溶液中浸泡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36N。
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200％以上。
实施例2
一种具有抗凝血和抗钙化功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1％的全氟辛酸-2-氨基乙酯和浓度为3％的缩合剂的乙醇水溶液中浸泡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1％的全氟丁胺类乙醇水溶液中浸泡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300％以上。
实施例3
一种具有抗凝血和抗钙化功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3％的戊二醛溶液中浸泡7天；
(2)于4℃下，在浓度为2％的(2-氨基乙基)-全氟辛酰胺和浓度为5％的缩合剂的乙醇水溶液中浸泡5天；
(3)于4℃下，在浓度为3％的全氟辛胺乙醇水溶液中浸泡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300％以上。
实施例4
一种具有抗凝血和抗钙化功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％的聚赖氨酸-聚甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱和浓度为5％的缩合剂的水溶液中浸泡3天；
(2)于4℃下，在浓度为3％的戊二醛溶液中浸泡7天；
(3)于37℃下，在浓度为40％的氨基乙磺酸盐水溶液中浸泡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
一种具有抗凝血和抗钙化功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2％的氨基甘油和浓度为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1％的糖蛋白水溶液中浸泡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500％以上。
实施例6
一种具有抗凝血和抗钙化功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0.5％的全氟辛酸-2-氨基乙酯和浓度为1％的缩合剂的乙醇水溶液中浸泡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1％的全氟十二烷胺乙醇水溶液中浸泡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200％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44μg/mg左右，而戊二醛处理组则是达到了160μg/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。