專利名稱：一種邊緣剛性化人工生物瓣膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領域。更具體而言，本發(fā)明涉及一種邊緣剛性化人工生物瓣 (膜)的制備方法。
背景技術：
人工生物(心臟)瓣的研制一直是心臟外科領域攻關的主題之一。理想的人工生物瓣的標準是耐久性和生物相容性良好、接近生理瓣膜的血流動力學性能、對血細胞破壞小、易植入、抗感染和無免疫原性等。
微創(chuàng)介入人工生物瓣(膜)包括球囊擴張型生物瓣膜和自擴張型生物瓣膜。
球囊擴張型生物瓣膜是可塑性變形的支架上固定人工生物瓣膜。通過徑向壓縮支架，使其固定在球囊上，微創(chuàng)介入輸送到主動脈瓣后通過給球囊加壓的方式使支架擴張固定。這種球囊擴張型生物瓣膜存在的缺點和問題是在支架壓縮和球囊擴張過程中，生物瓣膜的瓣葉組織結構將受到極大地破壞，嚴重影響了心臟瓣膜植入后的使用壽命。另外心臟瓣膜的支架由球囊直徑?jīng)Q定，如果尺寸選擇過小，瓣膜有松動或移位的風險，只能進行二次球囊擴張，尺寸選擇過大，就會有撕裂主動脈瓣口的風險，導致其他的并發(fā)癥的發(fā)生。這種心臟瓣膜，球囊一旦擴張后就不可重置，在位置放置不當?shù)那闆r下，會當場危及患者的生命；心臟瓣膜一旦植入，如出現(xiàn)問題，無法回收，只能通過外科手術置換。
自擴張型人工心臟瓣膜是在鎳鈦自擴張的支架上固定生物瓣膜。將支架放入輸送器的導管中，微創(chuàng)介入到達主動脈瓣后將支架釋放，通過支架自身的結構使之與主動脈瓣口固定。這種自擴張型生物瓣膜存在的缺點和問題是支架長度過長，開口設計不理想，容易影響左、右冠脈口的血流動力學，導致心功能失常；心臟瓣膜釋放不當，無法重置，會危及患者生命；心臟瓣膜一旦植入，如出現(xiàn)問題，無法回收，只能通過外科手術置換。
目前的人工生物瓣膜還不能夠完全達到釋放十分自如的目的。人工生物瓣膜在釋放過程中，中心血流很容易沖擊人工生物瓣膜的邊緣使得阻礙下一步的釋放過程。并且，從心包材料的鈣化現(xiàn)象和老化過程中的損害現(xiàn)象觀察到人工生物瓣膜的邊緣往往是最容易發(fā)生鈣化和老化的部位，這也嚴重影響到了人工生物瓣的使用。如何確保生物瓣膜在使用過程中釋放自如，且不容易發(fā)生邊緣鈣化和損壞現(xiàn)象，并使生物瓣膜在結構上更接近正常體內的瓣膜，是研究人工生物瓣過程中所要解決的主要問題。
文獻 Hsing-Wen Sung，Yen Chang，Chi-Tung Chiu，Chiun-Nan Chen， Huang-Chien Liang. Mechanical properties of a porcine aortic valve fixed with a naturally occurring crosslinking agent. Biomaterials，1999，20 :1759-1772]米用京尼平來處理人工生物瓣中的膠原纖維，并和傳統(tǒng)的戊二醛方法進行了比較，發(fā)現(xiàn)京尼平的防鈣化處理的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的戊二醛處理法，但是沒有對人工生物瓣膜的邊緣破損現(xiàn)象進行分析。
文獻 Peter Angele, Jochen Abke, Richard Kujat, Hubert Faltermeier, Detlef S chumann， Michael Nerlich， B ernd Kinner, Carsten Englert， ZbigniewRuszczak, Robert Mehrl, Rainer Mueller. Influence of different collagen species on physico-chemical properties of crosslinked collagen matrices. Biomaterials, 2004,25 J831-2841采用碳化亞胺來處理人工生物瓣中的膠原纖維，并對其力學性能和溶脹性能進行了研究，但是沒有對人工生物瓣膜的整體耐久性進行處理和研究。
中國專利申請No. 200680018417. 4 (美國愛德華茲生命科學公司)公開了對生物假體組織進行處理以緩解植入后鈣化。該申請采用熱處理過的或者PH調節(jié)過的戊二醛溶液預先處理生物假體組織，然后采用封閉劑和還原劑相結合的方法來構建防鈣型人工生物瓣。
中國專利申請No. 92100096. 0(北京阜外醫(yī)院)公開了異種生物瓣化學改性的方法，其采用羥基鉻和戊二醛相結合的方法來構建防鈣型人工生物瓣。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種邊緣剛性化人工生物瓣膜的制備方法，以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。
本發(fā)明方法先將人工生物瓣膜浸沒在預處理的戊二醛溶液中，所述人工生物瓣膜在與所述預處理的戊二醛溶液接觸之前、之后或者同時可用戊二醛部分固定；然后通過還原劑、栲膠將戊二醛預處理過的人工生物瓣膜所形成的游離醛基、羧基、氨基、羥基、羰基基團封閉。
不受任何現(xiàn)有理論所束縛，本發(fā)明人工生物瓣膜邊緣剛性化增強的機制推測是 戊二醛使人工生物瓣膜中的膠原蛋白產(chǎn)生化學反應，主要與膠原蛋白中的賴氨酸的ε -氨基產(chǎn)生縮合反應，生成牢固的交聯(lián)鍵，同時也可能與羥脯氨酸中的羥基作用形成縮醛，產(chǎn)生牢固的交聯(lián)鍵。在上述反應的同時，還能產(chǎn)生烷醇化合。通過以上三種反應，戊二醛使膠原分子的分子內交聯(lián)和分子間交聯(lián)，加強結構強度。還原劑，例如，硼氫化鈉，可使人工生物瓣在戊二醛溶液處理改性過程中所產(chǎn)生的游離醛基得以還原，減少人工生物瓣表面的醛基數(shù)目，提高人工生物瓣的防鈣化性能。而栲膠作為一種天然化合物改性劑，主要由單寧、非單寧、簡單酚、有機酸等組成。在PBS，Hank’ s或D-Hank’ s緩沖溶液(組成成分參見下文的表3- 中，水解單寧中的多元酚羧酸和多元醇將與人工生物瓣膜表面的醛基、羧基、氨基、 羥基、羰基等基團以酯鍵或苷鍵結合形成復雜化合物。同時，縮合單寧中的黃烷醇聚縮物與酸共熱會聚縮成聚合物填鞣在人工生物瓣膜的表面。通過加入亞硫酸鹽，可使栲膠的PBS， Hank' s或D-Hank’ s緩沖溶液中不溶物含量減少，冷溶性增強，滲透速度和淺化顏色提高， 從而得到具有良好界面性能的人工生物瓣。亞硫酸鹽包括亞硫酸鉀，亞硫酸氫鉀，亞硫酸鈉，亞硫酸氫鈉，亞硫酸鋅，亞硫酸銨中的一種或幾種，濃度范圍0. 1 30%。
具體而言，本發(fā)明提供一種邊緣剛性化人工生物瓣的制備方法，包括下列步驟
將新鮮人工生物瓣膜材料，經(jīng)過PBS，Hank’ s或D-Hank’ s緩沖溶液(pH 7. 0 7. 8)充分漂洗干凈后，選擇厚薄均勻和纖維取向一致的人工生物瓣膜切割成1 60cm2大小的膜片放入預處理的戊二醛復方緩沖溶液中固定1 25天，然后用雙蒸餾水洗脫人工生物瓣膜，將戊二醛洗脫干凈；
將上述戊二醛預處理過的人工生物瓣膜放入含有還原劑的PBS，Hank’ s或 D-Hank’ s緩沖溶液中修飾1 20小時；
將上述還原劑溶液處理過的人工生物瓣膜放入栲膠的PBS，Hank’ s或D-Hank’ s 緩沖溶液中30 60天，取出后經(jīng)過PBS緩沖溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水洗脫干凈后放入雙蒸蒸餾水中保存。
本發(fā)明中，所用的還原劑選自硼氫化鈉，氫化鋁鋰，硼氫化鉀，硫代硼氫化鈉，三仲丁基硼氫化鋰，異丙醇鋁，鋅粉和鎂粉中的一種或幾種。
本發(fā)明中，所用的戊二醛復方緩沖溶液選自戊二醛/羥乙基哌嗪乙磺酸復方緩沖溶液、戊二醛/無水嗎啉乙磺酸復方緩沖溶液、戊二醛/Tris乙磺酸復方緩沖溶液和戊二醛 /三羥甲基氨基甲烷復方緩沖溶液中的一種或幾種，其中戊二醛濃度為0. 1 10%，羥乙基哌嗪乙磺酸濃度為0. 1 10%，無水嗎啉乙磺酸濃度為0. 1 10%，Tris乙磺酸濃度為 0. 1 10%，三羥甲基氨基甲烷濃度為0. 1 10%，戊二醛復方緩沖溶液PH范圍為5. 0 7. 8。
本發(fā)明中，所用的栲膠選自楊梅栲膠、荊樹栲膠、五倍子栲膠、橡樹栲膠、落葉松栲膠、柚柑栲膠、紅根栲膠、堅木栲膠、栲樹皮栲膠、柯子栲膠、栗木栲膠、椿木栲膠、橡梳栲膠、 檳榔浸膏、余柑栲膠、黑荊樹栲膠、橡椀栲膠和馬占相思栲膠等中的一種或幾種。
本發(fā)明方法可使人工生物瓣膜的邊緣剛性增強，從而提高了人工生物瓣的長期穩(wěn)定性和耐久性。


為了更清楚地描述本發(fā)明的技術方案，下面將結合附圖作簡要介紹。顯而易見，這些附圖僅是本申請記載的一些具體實施方式
。本發(fā)明的技術方案包括但不限于這些附圖。
圖1示出人工生物瓣膜經(jīng)過實施例1、實施例2和實施例3處理后的醛基、羧基含量。
具體實施方式
為了進一步理解本發(fā)明，下面將結合實施例對本發(fā)明的優(yōu)選方案進行描述。這些描述只是舉例說明本發(fā)明方法的特征和優(yōu)點，而非限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
將人工生物瓣膜在0.625%戊二醛/0.5%羥乙基哌嗪乙磺酸復方緩沖溶液(pH 7.4)中固定3天。
將戊二醛預處理過的人工生物瓣膜放入含有0. 5%硼氫化鈉的PBS緩沖溶液(pH 6. 8)中修飾5小時。
將所述戊二醛預處理過、硼氫化鈉的溶液處理過的人工生物瓣膜放入0. 5%楊梅栲膠的PBS溶液(pH 6. 8)中處理2天。
實施例2
將人工生物瓣膜在0.625%戊二醛/0.5%無水嗎啉乙磺酸復方緩沖溶液(pH 7.4)中固定15天。
將戊二醛預處理過的人工生物瓣膜放入含有0. 5%硼氫化鈉的PBS緩沖溶液(pH 6. 8)中修飾10小時。
將所述戊二醛預處理過、硼氫化鈉的溶液處理過的人工生物瓣膜放入0. 5%荊樹栲膠的PBS緩沖溶液(pH 6. 8)中處理3天。
實施例3
將人工生物瓣膜在0. 625%戊二醛/0. 5%三羥甲基氨基甲烷復方緩沖溶液(pH 7.4)中固定20天。
將戊二醛預處理過的人工生物瓣膜放入含有1 %硼氫化鈉的Hank’ s緩沖溶液(pH 6. 8)中修飾20小時。
將所述戊二醛預處理過、硼氫化鈉的溶液處理過的人工生物瓣膜放入堅木栲膠的Hank，s緩沖溶液(pH 6. 8)中處理7天。
實施例4
拉伸強度、彎曲強度、殘余干重和撕裂點占比的測定方法如下所示
拉伸測試
測試儀器=Instron 5543型拉伸試驗機
測試條件常溫，PBS水浴槽中
測試方法將人工生物瓣膜裁成5mmX 50mm的試條，將試條兩端固定在夾具上，設置上下夾具間距離為25mm，固定好后對其進行預加載，預加載條件為速率為60mN/min，最大數(shù)值為lmN，循環(huán)3次；預調后按25mm/min的加載速度沿纖維排列方向對樣品進行應力加載，進行相應指標的測定，并計算材料的拉伸強度。
彎曲測試
測試儀器脈沖流體沖擊試驗機
測試條件常溫，PBS水浴槽中
測試方法將人工生物瓣膜裁成15mmX60mm的試條，將試條一端固定在夾具上， 設置試條的中心距離脈沖流體發(fā)射口為50mm，脈沖流體壓力為20mmHg，循環(huán)3次，進行相應指標的測定，并計算材料的彎曲強度。
殘余干重測試
儀器準備-80°C冰箱，真空凍干機
步驟將樣品置于_80°C冰箱預凍Ih后用真空凍干機凍干Mh，取出后天平稱量， 測得干重。
撕裂點測試
測試儀器大壓力流體試驗機
測試條件常溫，PBS水浴槽中
測試方法將人工生物瓣膜縫合在鎳鈦支架上，將組件固定在夾具上，設置流體壓力為300mmHg，循環(huán)次數(shù)為75次/分鐘，總次數(shù)為2億次，結束后進行相應指標的測定，并計算組件中人工生物瓣膜的撕裂點。
測定結果參見表1-2和圖1。
表1 人工生物瓣膜經(jīng)過實施例1、實施例2和實施例3處理后的力學性能比較
權利要求
1.一種邊緣剛性化人工生物瓣膜的制備方法，包括先將人工生物瓣膜浸沒在預處理的戊二醛溶液中，所述人工生物瓣膜在與所述預處理的戊二醛溶液接觸之前、之后或者同時可用戊二醛部分固定；然后通過還原劑、栲膠將戊二醛預處理過的人工生物瓣膜所形成的游離醛基、羧基、氨基、羥基、羰基基團封閉。
2.權利要求1所述的制備方法，其包括下列步驟將新鮮人工生物瓣膜材料，經(jīng)過PBS，Hank’ s或D-Hank’ s緩沖溶液(pH 7. 0 7. 8) 充分漂洗干凈后，選擇厚薄均勻和纖維取向一致的人工生物瓣膜切割成1 60cm2大小的膜片放入預處理的戊二醛復方緩沖溶液中固定1 25天，然后用雙蒸餾水洗脫人工生物瓣膜，將戊二醛洗脫干凈；將上述戊二醛預處理過的人工生物瓣膜放入含有還原劑的PBS，Hank’ s或D-Hank’ s 緩沖溶液中修飾1 20小時；將上述還原劑溶液處理過的人工生物瓣膜放入栲膠的PBS，Hank’ s或D-Hank’ s緩沖溶液中30 60天，取出后經(jīng)過PBS溶液充分漂洗和雙蒸蒸餾水洗脫干凈后放入雙蒸蒸餾水中保存。
3.權利要求1或2所述的制備方法，其中所述還原劑選自硼氫化鈉，氫化鋁鋰，硼氫化鉀，硫代硼氫化鈉，三仲丁基硼氫化鋰，異丙醇鋁，鋅粉和鎂粉中的一種或幾種。
4.權利要求2所述的制備方法，其中所述戊二醛復方緩沖溶液選自戊二醛/羥乙基哌嗪乙磺酸復方緩沖溶液、戊二醛/無水嗎啉乙磺酸復方緩沖溶液、戊二醛/Tris乙磺酸復方緩沖溶液和戊二醛/三羥甲基氨基甲烷復方緩沖溶液中的一種或幾種。
5.權利要求4所述的制備方法，其中戊二醛濃度為0.1 10%，羥乙基哌嗪乙磺酸濃度為0. 1 10%，無水嗎啉乙磺酸濃度為0. 1 10%，Tris乙磺酸濃度為0. 1 10%，三羥甲基氨基甲烷濃度為0. 1 10%，戊二醛復方緩沖溶液pH范圍為5. 0 7. 8。
6.權利要求1-5任一項所述的制備方法，其中所述栲膠選自楊梅栲膠、荊樹栲膠、五倍子栲膠、橡樹栲膠、落葉松栲膠、柚柑栲膠、紅根栲膠、堅木栲膠、栲樹皮栲膠、柯子栲膠、栗木栲膠、椿木栲膠、橡梳栲膠、檳榔浸膏、余柑栲膠、黑荊樹栲膠、橡椀栲膠和馬占相思栲膠中的一種或幾種。
7.權利要求2所述的制備方法，其中栲膠的PBS，Hank's或D-Hank’ s緩沖溶液加入亞硫酸鹽。
8.權利要求7所述的制備方法，其中亞硫酸鹽選自亞硫酸鉀，亞硫酸氫鉀，亞硫酸鈉， 亞硫酸氫鈉，亞硫酸鋅和亞硫酸銨中的一種或幾種。
9.權利要求7或8所述的制備方法，其中亞硫酸鹽的濃度為0.1 30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領域，具體涉及一種邊緣剛性化人工生物瓣膜的制備方法，包括先將人工生物瓣膜浸沒在預處理的戊二醛溶液中，然后通過還原劑、栲膠將戊二醛預處理過的人工生物瓣膜所形成的游離醛基、羧基、氨基、羥基、羰基基團封閉。本發(fā)明方法可使人工生物瓣膜的邊緣剛性增強，從而提高了人工生物瓣的長期穩(wěn)定性和耐久性。
文檔編號C08J3/24GK102499993SQ20111033953
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權日2011年11月1日
發(fā)明者樂承筠, 房圓, 李 雨, 田聰, 程秀蘭, 羅七一, 董教明, 陳國明, 陳大凱, 陳誠 申請人:微創(chuàng)醫(yī)療器械(上海)有限公司