[发明专利]一种合成高分子与天然细胞外基质复合材料、人工血管及其制备方法在审
申请号: | 201910230829.3 | 申请日: | 2019-03-26 |
公开(公告)号: | CN110201223A | 公开(公告)日: | 2019-09-06 |
发明(设计)人: | 孔德领;董显豪;朱美峰 | 申请(专利权)人: | 南开大学 |
主分类号: | A61L27/18 | 分类号: | A61L27/18;A61L27/36;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58 |
代理公司: | 北京劲创知识产权代理事务所(普通合伙) 11589 | 代理人: | 张铁兰 |
地址: | 300071 天津*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 人工血管 天然细胞外基质 制备 复合材料 血管组织 合成 可降解 空间结构 纤维 大规模工业化生产 生物诱导活性 生物相容性 材料配比 动物来源 静电纺丝 粒子沥滤 力学性能 灵活调整 熔融纺丝 湿法纺丝 支架材料 制备工艺 制备过程 可控的 可控性 孔结构 相分离 降解 排布 脐带 静脉 动脉 浇筑 打印 | ||
本发明涉及可降解合成高分子与天然细胞外基质复合材料、人工血管及其制备方法。其制备过程中的可降解合成高分子组分可选择一种或多种材料配比,可通过静电纺丝、湿法纺丝、熔融纺丝、3D打印、浇筑、相分离、粒子沥滤等多种技术制备成具有不同纤维直径、不同纤维排布、不同孔径、不同孔结构的支架材料。其中的天然细胞外基质组分其来源广泛,可选择不同种动物来源的血管组织(如猪、牛的动脉、静脉等)或者人类捐献者的血管组织(如脐带等),并且可根据需求灵活调整其成分与含量。通过该制备技术制得的复合材料与人工血管既具有良好的力学性能、可控的空间结构及适宜的降解速度,又具有极佳的生物相容性与生物诱导活性。本发明的制备工艺简单,可控性高,条件温和,适合大规模工业化生产。
技术领域
本发明属组织工程领域,具体涉及可降解合成高分子与天然细胞外基质复合材料、人工血管及其制备方法。
背景技术
血管性疾病是全球致死率最高的疾病,该疾病的发生常由于血管狭窄或阻塞导致血流减少和营养物质缺乏,从而使组织或器官受损,通常表现为冠心病、脑血管病、外周动脉疾病和深静脉血栓。据世界卫生组织预测,到2030年全世界每年死于心血管相关疾病的人数会增加到2330万。血管移植手术仍是治疗这类疾病常规手段,这类手术首选是采集使用患者自体血管如大隐静脉,两侧胸廓内动脉、桡动脉等。但是有些患者由于自体血管已经被采集过或者患有复杂的血管病变而只能选择小口径人工血管代替。另外,血液透析动静脉瘘构建,外伤性动脉损伤,外周动脉瘤等也要用到小口径人工血管。
目前,聚苯二甲酸乙二醇酯膨体聚四氟乙烯(Gore-)和聚氨酯等材料制备的大口径(内径>6mm)人工血管移植后长期通畅率较高,已广泛应用于临床。但用这类非降解材料制备的小口径血管在临床上应用中通畅率很低,尽管研究者对其进行修饰例如接枝肝素等来改善其抗凝血性能,但问题依然没有得到解决。
因此,开发新型可生物降解小口径人工血管(内径<6mm)日益受到全世界科学家的重视。
现有技术中,已经公开了多种化学合成的可生物降解高分子材料,如聚己内酯(PCL)、聚L-丙交酯-己内酯(PLCL)、可降解聚氨基甲酸酯(PU)、聚癸二酸甘油酯(PGS)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸酯(PGA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚对二氧环己酮(PDS)、聚乙二醇(PEO)等用以制备小口径人工血管。
相比于非降解材料,可生物降解高分子材料人工血管在植入到体内后,伴随着材料降解与组织再生,可利用宿主重塑潜能在原位再生出拟天然的人工血管,这一美好愿景也使其成为当前该领域研究的热点之一。
但随着研究的深入,诸多结果表明,由单纯的可降解高分子材料的制备的小口径人工血管仍存在:生物相容性并不理想、生物活性差等问题,其在植入体内后易引发急性炎症反应,不利于植入后周围血管细胞的粘附、迁移与增殖,也不利于其与天然血管组织的整合,难以在短时间内实现真正的拟天然再生。
近年来,来源于各种组织的去细胞化细胞外基质(ECM)也被用作组织工程修复的支架材料。主要以同种或异种皮肤、心包组织、小肠黏膜下组织、腹膜或其他胶原基质等作为原料,通过物理搅拌,化学表面活性剂处理和酶消化等方法的单独或组合使用来去除蛋白质,脂质和核苷酸残余物,从而有效降低材料的免疫原性。ECM支架材料中含有的胶原蛋白、糖胺聚糖、结构蛋白和生物活性生长因子以及组织特异性外泌体等物质,可在损伤部位创造特定的细胞生态位,从而促进周围组织细胞粘附、迁移、增殖和分化。
然而,天然ECM支架材料相对致密,孔隙率与孔径不可控,不利于血管细胞迁移至材料内部,难以实现与周围组织的良好整合。同时,ECM材料作为支架的机械特性弱,在体内力学与微环境的刺激下,容易快速崩解,从而失去原有功能,对于人工血管而言,这不仅增大了手术操作及缝合难度,也极易导致动脉瘤的发生。而应用化学交联的方法虽能使主要力学指标有所提高,但植入后期断裂、细胞毒性、不易降解等问题却仍难以解决,从而加重人工血管钙化程度。此外,ECM在有机溶剂中的溶解性差,也使得对其进行化学或物理形态修饰十分困难。
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