一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料及其制备方法 (Anticoagulation cell adhesion-promoting biological valve material and preparation method thereof ) 是由 陈茂 庄伟华 李淑芬 冯沅 于 2021-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料及其制备方法。其制备方法为：对生物瓣膜材料进行戊二醛交联,并在戊二醛交联前和/或后采用改性溶液A和/或改性溶液B对生物瓣膜材料进行改性处理。本发明通过化学键作用、电荷相互作用将一种或多种改性材料结合在心包膜上,能够使人工生物瓣膜具有长效抗凝和促细胞黏附的性能,此外,还能提高人工生物瓣膜的力学性能和结构稳定性。(The invention discloses an anticoagulation and cell adhesion promotion biological valve material and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: and performing glutaraldehyde crosslinking on the biological valve material, and performing modification treatment on the biological valve material by using a modification solution A and/or a modification solution B before and/or after the glutaraldehyde crosslinking. The invention combines one or more modified materials on the pericardium through the chemical bond action and the charge interaction, can ensure that the artificial biological valve has the performances of long-acting anticoagulation and cell adhesion promotion, and can also improve the mechanical property and the structural stability of the artificial biological valve.)
技术领域
本发明属于医学材料及医疗器械制备技术领域，具体涉及一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料及其制备方法。
背景技术
近年来心血管疾病已经成为人类生命健康最大的威胁，其中心脏瓣膜病已经成为我国常见的心脏病。随着人口老龄化加重，心脏瓣膜病患者逐年增多。心脏瓣膜病主要表现为狭窄或者关闭不全。一旦心脏瓣膜出现狭窄或关闭不全，便会阻碍血液的正常流动，严重增加心脏负担，造成心脏功能损害，导致心力衰竭。对于严重心脏瓣膜疾病，外科手术换瓣和经导管微创瓣膜置换术是目前最常见的治疗方式。人工生物瓣膜是传统的外科开胸手术换瓣和新兴的经导管瓣膜置换术的主要组成成分，也是最具附加值的部分。目前临床上使用的人工生物瓣膜主要是由猪心包膜或牛心包膜经脱细胞和戊二醛交联处理后制备而成。但通过戊二醛交联制备得到的人工生物瓣膜毒性较大，难以实现细胞黏附，且易造成血栓等不良临床事件的发生，更糟糕的是还会降低人工生物瓣膜的使用寿命，对患者的生命健康造成严重的威胁。
戊二醛交联后残留的醛基是造成人工心脏瓣膜毒性大的重要原因，尽管通过赖氨酸、精氨酸或聚阳离子等可以封闭部分游离醛基，但并没有明显改善人工生物瓣膜细胞黏附性能。此外，通过物理吸附或化学偶联等方式接枝抗凝药物是提高人工生物瓣膜抗凝性能的常用方法，但这两种策略分别受限于有效期短和抗凝效果不理想。因此，有效封闭戊二醛交联人工生物瓣膜上的游离醛基并实现人工生物瓣膜长效抗凝将有望延长人工生物瓣膜的使用寿命，从而改善患者的生活。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料及其制备方法，旨在赋予人工生物瓣膜抗凝和细胞黏附能力，从而延长人工生物瓣膜的使用寿命。
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：
一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料的制备方法，其过程为：对生物瓣膜材料进行戊二醛交联，并在戊二醛交联前和/或后采用改性溶液A或改性溶液B对生物瓣膜材料进行改性处理。
具体可以是：
将生物瓣膜材料浸泡于改性溶液A或改性溶液B中，再进行戊二醛交联；
或将生物瓣膜材料先进行戊二醛交联，再浸泡于改性溶液A或改性溶液B中；
或将生物瓣膜材料先浸泡于改性溶液A或改性溶液B中，随后进行戊二醛交联，最后将交联后的生物瓣膜材料浸泡于改性溶液A或改性溶液B中。
进一步地，采用改性溶液A或改性溶液B对生物瓣膜材料进行改性处理的过程为：
将生物瓣膜材料或经戊二醛交联的生物班膜材料浸泡至pH值为0.5～12的改性溶液A或改性溶液B中，于4～40℃振荡浸泡2～96h。
进一步地，改性溶液A或改性溶液B的质量浓度为0.001～20％。
进一步地，改性溶液A为半胱氨酸、青霉胺、胱胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、半胱胺、巯基丙胺、氨基苯硫酚、多巴胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺、二异丙基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶、2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐、4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐、1-羟基苯并三唑和O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯中的至少一种。
进一步地，改性溶液B为聚乙烯亚胺、马来酰亚胺十一酸琥珀酰亚胺酯、赖氨酸、精氨酸、聚赖氨酸、3-马来酰亚胺基丙酸羟基琥珀酰亚胺酯、壳聚糖、聚磷酸铵、聚溴化己二甲铵、聚羟乙基纤维素醚季铵盐、瓜尔胶、阿拉伯胶、聚胆碱、聚咪唑鎓盐、透明质酸、4-马来酰亚胺丁酸、3-马来酰亚胺基丙酸、聚丙烯酸、聚磺酸、聚丙烯酸及其钠盐、KPEPVC肽、聚甲基丙烯酸及其钠盐、聚乙烯磺酸及其盐、聚苯乙烯磺酸及其盐、(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)类聚合物、6-马来酰亚胺基己酸、6-(马来酰亚胺基)己酸琥珀酰亚胺酯、马来酰亚胺基乙酸琥珀酰亚胺酯、聚精氨酸、N-(2-氨乙基)马来酰亚胺、5-马来酰亚胺戊酸、聚丙烯酰胺、肝素、5-马来酰亚胺戊酸NHS、海藻酸钠、4-马来酰亚胺基丁酸-N-琥珀酰亚胺酯和CRGD肽中的至少一种。
进一步地，改性溶液A或改性溶液B的制备过程为：
于4～60℃，将称取的改性溶液A或改性溶液B搅拌溶解，并调节其pH值为0.5～12即可。
进一步地，改性溶液A或改性溶液B的pH值为5～8。
进一步地，改性溶液A和改性溶液B的pH值均为7.4。
进一步地，改性溶液A和改性溶液B的pH值均为5.5。
进一步地，改性溶液A包括摩尔量比为1:1.5:1.5的巯基丙胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺。
改性溶液B：包括质量比为2:0.1:0.12:0.12的混合液、5-马来酰亚胺戊酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺；其中，混合液中包括聚赖氨酸和肝素，聚赖氨酸的质量浓度为0.3％，肝素的质量浓度为0.2％，两者体积比为1:1。
进一步地，戊二醛交联的过程为：
将生物瓣膜材料浸泡至pH值为0.5～12，温度为4～40℃的戊二醛溶液中，振荡浸泡2～96h。
进一步地，生物瓣膜材料为脱细胞心包膜。
进一步地，脱细胞心包膜包括但不限于猪心包膜和牛心包膜。
一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料，其采用上述方法制备得到。
本发明的有益效果：
1、本发明通过将脱细胞心包膜浸泡于改性溶液，再戊二醛交联，或者将戊二醛交联心包膜浸泡于改性溶液中，或者将脱细胞心包膜浸泡于改性溶液，戊二醛交联，再进一步浸泡于改性溶液中，通过化学键作用、电荷相互作用将一种或多种改性材料结合在心包膜上，进而实现人工生物瓣膜长效抗凝和促细胞黏附性能。
2、本发明将脱细胞心包膜浸泡于改性溶液中，使改性材料充分与心包膜结合，再进一步与戊二醛交联，不仅增加了交联位点，还可以使改性材料稳定结合在心包膜上，不仅提高了人工生物瓣膜的功能性，还能提高人工生物瓣膜的力学性能和结构稳定性。
3、本发明提供的人工生物瓣膜与单纯戊二醛交联的人工生物瓣膜相比具有显著提高的抗凝性能和促进细胞黏附的能力。
附图说明
图1为实施例2制备得到的生物瓣膜材料的血小板粘附扫描电镜图(A)和纯戊二醛交联膜片血小板粘附扫描电镜图(B)；
图2为实施例2制备得到的生物瓣膜材料的内皮细胞粘附荧光显微镜图(A)和纯戊二醛交联膜片细胞粘附荧光显微镜图(B)。
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
一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料的制备方法，其具体过程为：
改性溶液A：多巴胺，质量浓度0.5％，pH值7.4；
改性溶液B：质量浓度分别为0.3％和0.2％的聚乙烯亚胺和肝素混合液，pH值7.4。
将脱细胞牛心包膜浸泡在改性溶液A中，温度为4℃，轻微振荡条件下，浸泡24小时；随后，将膜片用清水洗净后再浸泡于改性溶液B中，4℃，轻微振荡条件下浸泡24小时；将上述膜片取出，用清水洗干净后进一步用戊二醛处理，戊二醛的浓度为1％，pH值7.4，在室温及振荡条件下交联48小时；将戊二醛交联过的膜片取出，用清水洗干净，再进一步用改性溶液B处理24小时，得到具有抗凝促细胞粘附的生物瓣膜材料。
本实施例制备的人工生物瓣膜材料的拉伸断裂应力略优于戊二醛交联制备的膜片。血小板黏附实验表明本实施例制备的人工生物瓣膜材料具有显著提高的抗血小板黏附能力，并且本实施例制备的人工生物瓣膜可以观察到大量的细胞黏附，而戊二醛交联制备的膜片基本上没有观察到细胞黏附现象。
实施例2
一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料的制备方法，其具体过程为：
改性溶液A：摩尔量比为1:1.5:1.5的巯基丙胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺，溶解于蒸馏水中，pH值为5.5。
改性溶液B：包括质量比为2:0.1:0.12:0.12的混合液、5-马来酰亚胺戊酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺；其中，混合液中包括聚赖氨酸和肝素，聚赖氨酸的质量浓度为0.3％，肝素的质量浓度为0.2％，两者体积比为1:1。然后将上述成分，溶解于蒸馏水中，pH值为5.5。
将脱细胞牛心包膜浸泡在改性溶液A中，温度为25℃，振荡条件下，浸泡24小时；随后，将膜片用清水洗净后再浸泡于改性溶液B中，25℃，振荡条件下浸泡24小时；浸泡结束后，取出上述膜片，清水洗干净后进一步用戊二醛处理，戊二醛的浓度为1％，pH值7.4，在25℃及振荡条件下交联48小时；将交联过的膜片取出，用清水洗干净，再进一步用改性溶液B处理24小时，得到具有抗凝促细胞粘附的生物瓣膜材料。
本实施例制备的人工生物瓣膜材料的拉伸断裂应力与戊二醛交联制备的膜片相当。血小板黏附实验表明本实施例制备的人工生物瓣膜材料具有显著提高的抗血小板黏附能力，并且本实施例制备的人工生物瓣膜可以观察到大量的细胞黏附，而戊二醛交联制备的膜片基本上没有观察到细胞黏附现象。
实施例3
一种抗凝促细胞黏附生物瓣膜材料的制备方法，其具体过程为：
改性溶液B：包括质量比为3:0.1:0.12:0.12的混合液、5-马来酰亚胺戊酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N-羟基琥珀酰亚胺；其中，混合液中包括聚赖氨酸和肝素，聚赖氨酸的质量浓度为0.3％，肝素的质量浓度为0.2％，两者体积比为1:1。然后将上述成分，溶解于蒸馏水中，pH值为5.5。
将脱细胞牛心包膜浸泡在改性溶液B中，温度为25℃，振荡条件下，浸泡24小时；浸泡结束后，取出上述膜片，清水洗干净后进一步用戊二醛处理，戊二醛的浓度为1％，pH值7.4，在25℃及振荡条件下交联48小时；将交联过的膜片取出，用清水洗干净，再进一步用改性溶液B处理24小时，得到具有抗凝促细胞粘附的生物瓣膜材料。
本实施例制备的人工生物瓣膜材料的拉伸断裂应力略优于戊二醛交联制备的膜片。血小板黏附实验表明本实施例制备的人工生物瓣膜材料具有显著提高的抗血小板黏附能力，并且本实施例制备的人工生物瓣膜可以观察到大量的细胞黏附，而戊二醛交联制备的膜片基本上没有观察到细胞黏附现象。