CN1903143A - 生物型人工血管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物型人工血管及其制备方法，它由经固定剂交联固定和去抗原处理过的动物血管所形成的基材(1)，以及键合在基材(1)内表面上的含有抗凝血组分的表面层(2)组成。本发明的优点是：生物相容性高，使用安全可靠，血液相容性好，不易发生凝血，可保证植入人体后的长期通畅性，由于其基本组成与人体相近，其降解最终产物是组成所有生物蛋白的20种氨基酸及醣类，可被人体组织吸收利用，是血管再生的良好载体，可诱导血管组织往其中生长，而且经偶联特定多肽后，还可以富集生长因子，促进内皮细胞的生长及新生血管的形成，最终被自体化为新生血管组织，其性能显著优于合成材料的人工血管，特别适用于制作口径6mm以下的人工血管。

Description

生物型人工血管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种人工血管，它是一种用于置换受损血管或作血管搭桥用的装置，属于植入人体的医疗器械。
背景技术
血管病已成为威胁人类健康和生命的重要疾病之一。血管病的主要治疗手段是用人工血管置换病变血管或在病变两侧搭桥。目前，临床应用的人工血管主要是涤纶编织管及膨体聚四氟乙烯管，都是合成材料制造的，虽然可以形成假内膜，维持其长期畅通性，但它们始终作为永久异物存在于体内，总会或多或少的引起慢性弱排异反应，对机体不利，而且其抗凝血性欠佳，口径6mm以上才有较好的长期畅通性，6mm以下尤其4mm以下口径的人工血管，植入后极易发生栓塞。
用动物血管作人工血管虽然有不少研究，但始终未能形成产品应用于临床，主要原因是处理技术落后。传统的处理方法是将动物血管用戊二醛固定处理，再加上脱脂、脱细胞处理后就直接应用。使用戊二醛固定处理是靠缩醛反应将动物组织中蛋白质分子交联固定的，这样处理后的植入体在体内缓慢降解时会释放出有毒性的戊二醛，从而抑制血管内皮细胞的生长。传统的处理方法中把脱细胞作为除抗原的有效手段，但根据分子生物学、分子免疫学的研究成果可知，抗原并不是来自于细胞，而是来自蛋白质及多糖的某些特异位置的活泼基团，或特异构象，这些特异基团或构象统称为抗原决定簇，只有封闭作为抗原决定簇的活泼基团及改变作为抗原决定簇的特异构象，才能有效的去除抗原，靠脱细胞的处理方法不能有效的去除抗原。所以传统的处理动物血管的方法，由于戊二醛的残留毒性以及因除抗原不彻底而存在的慢性弱免疫排异反应，使得宿主血管的内皮细胞及其他血管细胞很难在人工血管中生长增殖和迁移，难以达到预期的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种可克服现有技术的不足，生物相容性好，无残留毒性，不存在慢性弱免疫排异反应的生物型人工血管。
本发明的另一目的是提供上述生物型人工血管的制备方法。
本发明的技术解决方案是：生物型人工血管，它由经固定剂交联固定和去抗原处理过的动物血管所形成的基材，以及键合在基材内表面上的含有抗凝血组分的表面层组成。
动物血管组织主要由胶原蛋白、糖胺聚糖等组成，易被微生物降解或分解。传统上用醛类(甲醛、戊二醛等)与之交联固定来提高其稳定性；但醛类是靠缩醛反应与蛋白质交联的，其交联产物降解时会释放出有毒的醛，使得用醛固定的制品有长期残留毒性。当应用环氧化物或二酰二胺或二异氰酸酯或碳化二亚胺等非醛类固定剂来代替醛类作固定试剂时，就无这一缺点，以环氧化物为例，由于环氧化物是靠开环反应来交联蛋白质分子的，开环后不能再轻易形成环氧化物，其降解产物是可被机体代谢的多元醇，无醛类的残留毒性，处理后的动物血管的稳定性也比原有用醛类固定的高；根据现代免疫学理论，动物组织的抗原性主要是由蛋白质中某些特殊位置的活性基团及特异构象引起的，这些活性基团主要是-OH，-NH2，-SH等，而特异构象常常是由于蛋白质分子螺旋链的某些持殊氢键引起，在处理动物血管时，用一种或多种易与这些基团起反应的活泼试剂(如酸酐、酰氯、酰胺、环氧化物等)与这些基团结合，将其封闭起来，从而去除其抗原，同时，还应用强氢键试剂(如胍类化合物)，置换引起特异构象的氢键，改变其构象，进一步消除其抗原性。动物血管经环氧化物交联固定后，其组织不易被微生物降解或分解，无残留毒性，再通过封闭蛋白质中的活性基团和改变其构象，有效的去除其免疫抗原性，所形成的基材稳定性高，不存在慢性免疫排异反应，生物相容性好，在基材内表面上化学键合有含抗凝组分的表面层，不易被血液冲走，可以维持长时间的抗凝血效果，保证了植入后的长期通畅性。
所述的抗凝血剂层中的抗凝血组分可以是令表面层带负电荷的物质，也可以是高抗凝血性的肝素，但表面负电荷太强不利于也是带负电荷的血管内皮细胞的着床生长和繁殖，以肝素为好。
作为一种优化方案，在表面层内还含有可粘附生长因子的特定多肽，对血管的生长因子诸如血管内皮细胞生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生生长因子(PDGF-bb)、血管通透性因子(VPF)等有广谱粘附和富集作用，从而促进新生血管的形成。这些特定多肽之一是由16个赖氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、丝氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)缩聚而成的多肽，其组成序列为K16-G-R-G-D-S-P-C。
所述基材的形状为直管状体或U型管状体或C型管状体或Y型管状体，以便适用于不同的植入场合。
生物型人工血管的制备方法，是以天然的动物血管为基材，包括以下步骤：
1、预处理：使用广谱高效低毒灭菌剂进行初步灭菌后修剪去除多余组织；
2、脱脂：使用有机溶剂抽提基材中的脂肪；
3、固定：使用固定剂交联固定基材中的蛋白质分子；
4、去除抗原：使用活泼试剂封闭基材蛋白质中的特异活性基团如-OH，-NH2，-SH等，并用强氢键试剂置换基材蛋白质分子螺旋链中的特殊氢键，从而改变其特异构象；
5、抗凝血修饰：使用偶合剂将抗凝血组分偶合在基材的内表面上，形成抗凝血表面层。
作为一种优化方案，生物型人工血管的制备方法中还在表面层内通过偶联剂偶联对生长因子有广谱粘附能力的多肽。
生物型人工血管的制备方法中用作固定剂的可以是环氧化物，也可以是二酰二胺、二异氰酸酯或碳化二亚胺，以环氧化物为好。这里所说的环氧化物可以是单环
Figure A20051003617500071
也可以是双环氧化物
Figure A20051003617500072
这里R＝CnH2n+1-，n＝0-10，还可以是低聚环氧化物，如低聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚缩水甘油醚。
生物型人工血管的制备方法中所述的活泼试剂可以是小分子有机酸酐、酰氯、酰胺、单环氧化物等，强氢键试剂为胍类化合物。
生物型人工血管的制备方法中所述的抗凝血组分可以是令表面层带负电荷的物质，也可以是具有高凝血性的肝素，所用的偶合剂可以是环氧化物或内二酸酐或二酰氯等。
生物型人工血管的制备方法中偶联多肽组分所用的偶联剂可用二酰二胺或二酸酐或双环氧化物或其它能与-NH2，-OH，-COOH等起缩合反应的双官能团试剂。
本发明的优点是：经过处理后的动物血管稳定性高，除抗原彻底，不引起排斥反应，血液相容性好，不易发生凝血，可保证植入人体后的长期通畅性，由于其基本组成与人体相近，其降解最终产物是组成所有生物蛋白的20种氨基酸及醣类，可被人体组织吸收利用，组织相容性好，是血管再生的良好载体，可诱导血管组织往其中生长，而且经偶联特定多肽后，还可以富集生长因子，促进内皮细胞的生长及新生血管的形成，最终被自体化为新生血管组织，其性能显著优于合成材料的人工血管，特别适用于制作口径6mm以下的人工血管。
附图说明
附图1为本发明实施例1的结构示意图；
附图2为本发明实施例1的垂直剖视图；
附图3为本发明实施例2的结构示意图；
附图4为本发明实施例3的结构示意图；
附图5为本发明实施例4的结构示意图；
1、基材，2、表面层。
具体实施方式
实施例1：如附图1和2所示，生物型人工血管，它由经环氧化物交联固定和去抗原处理过的动物血管所形成的基材1，以及键合在基材1内表面上的含有抗凝血组分的表面层2组成。所述的基材1为直管状体，所述的表面层2中的抗凝血组分为肝素；表面层2还含有由16个赖氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、丝氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)缩聚而成的多肽。
生物型人工血管的制备方法，是以天然的动物血管为基材，包括以下步骤：
(1)、预处理：使用广谱灭菌剂如新洁尔灭、洗必泰等进行初步灭菌后修剪去除多余组织；
(2)、脱脂：使用有机溶剂如氯仿、乙酸乙酯、无水酒精或它们的共混物抽提基材1中的脂肪；
(3)、固定：使用双环氧化物 n＝0-10，交联固定基材1中的蛋白质分子；
(4)、去除抗原：使用活泼试剂如小分子有机酸酐、酰氯、酰胺、单环氧化物等封闭基材蛋白质中的特异活性基团-OH或-NH2或-SH，并用强氢键试剂如胍类化合物置换基材蛋白质分子螺旋链中的特殊氢键；
(5)、抗凝血修饰：使用偶合剂将抗凝血组分偶合在基材1的内表面上，形成表面层2。
(6)、偶联多肽：它还在表面层2内通过偶联剂二酰二胺偶联对生长因子有广谱粘附能力的由16个赖氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、丝氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)缩聚而成的多肽多肽，其组成序列为K16-G-R-G-D-S-P-C。
实施例2：如附图3所示，所述的基材1为U管状体，固定蛋白质分子使用二异氰酸酯，其他技术特征同实施例1，在此不予赘述。
实施例3：如附图4所示，所述的基材1为C管状体，固定蛋白质分子使用二酰二胺，其他技术特征同实施例1，在此不予赘述。
实施例4：如附图5所示，生物型人工血管的基材1为Y型管状体，其他技术特征同实施例1，在此不予赘述。

Claims (12)

1、一种生物型人工血管的制备方法，其特征在于：是以天然的动物血管为基材(1)，处理步骤如下：
(1)、预处理：先用广谱高效低毒灭菌剂进行初步灭菌，然后修剪去除多余组织；
(2)、脱脂：使用有机溶剂抽提基材中的脂肪；
(3)、固定：使用固定剂交联基材中的蛋白质分子；
(4)、去除抗原：使用活泼试剂封闭基材中作为抗原决定簇的-OH，-NH2，-SH等活性基团，并用强氢键试剂置换基材蛋白质分子螺旋链中的特殊氢键，改变作为抗原决定簇的特异构象；
(5)抗凝血表面修饰：使用偶合剂将抗凝血组分偶合在基材(1)的内表面上，形成一个富含抗凝血组分的表面层(2)。
2、根据权利要求1所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：它还在表面层(2)内通过偶联剂偶联对生长因子有广谱粘附能力的多肽。
3、根据权利要求2所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：所述的多肽之一为由16个赖氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、丝氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)缩聚而成，其组成序列为K16-G-R-G-D-S-P-C。
4、根据权利要求1或2或3所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：所述的固定剂为易与蛋白质分子发生交联反应的环氧化物、二酰二胺、二异氰酸酯或碳化二胺试剂。
5、根据权利要求4所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：所述的环氧化物可以是单环氧化物
Figure A2005100361750002C1
也可以是双环氧化物
Figure A2005100361750002C2
这里R＝CnH2n+1-，n＝0-10，还可以是低聚环氧化物，如低聚环氧乙烷、聚环氧丙烷。
6、根据权利要求3所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：所述去除抗原用的活泼试剂可以是小分子有机酸酐、酰氯、酰胺、单环氧化物等，强氢键试剂为胍类化合物。
7、根据权利要求1所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：所述偶合剂可以是环氧化物或内二酸酐或二酰氯。
8、根据权利要求2所述的生物型人工血管的制备方法，其特征在于：所述偶联剂可用二酰二胺或二酸酐或双环氧化物或其它能与-NH2，-OH，-COOH起缩合反应的双官能团试剂。
9、一种使用权利要求1所述制备方法得到的生物型人工血管，其特征在于：它由经环氧化物交联固定和去抗原处理过的动物血管所形成的基材(1)，以及键合在基材(1)内表面上的含有抗凝血组分的表面层(2)组成。
10、根据权利要求9所述的生物型人工血管，其特征在于：所述的表面层(2)中的抗凝血组分可以是令表面层带负电荷的物质，也可以是具有高抗凝血性的肝素。
11、根据权利要求9所述的生物型人工血管，其特征在于：在所述表面层(2)内还含有多肽之一是由16个赖氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、丝氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)缩聚而成的多肽。
12、根据权利要求9、10或11所述的生物型人工血管，其特征在于：所述的基材(1)为直管状体或U型管状体或C型管状体或Y型管状体。
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