[发明专利]一种细菌纤维素膜的脱水方法及人造血管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种细菌纤维素膜的脱水方法，将细菌纤维素膜放置于‑5~8℃的环境中。本发明的脱水方法能耗低，不涉及有机溶剂的使用，能同时大批量处理细菌纤维素膜，且脱水量可控，从而能够控制细菌纤维素膜的力学性能。本发明的人造血管抗血栓性能好，长期通畅性高，且制备方法简单。

技术领域

本发明具体涉及一种细菌纤维素膜的脱水方法及人造血管及其制备方法。

背景技术

由动脉粥样硬化引起的心血管疾病是目前发病率、死亡率最高的疾病之一，严重危害人类的健康。通常这些疾病需要采用血管置换或搭桥等外科手术进行治疗。据报道全球每年进行血管移植手术的患者达数百万例，因此临床上对血管替代材料的需求也越来越多。目前，应用合成高分子材料（如膨体聚四氟乙烯（ePTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等）制备的大口径人工血管（内径6 mm）已在临床上得到应用并取得较好疗效。然而，这些材料在替代小口径血管（内径 6 mm，如冠状动脉血管）上仍存在很多问题，特别是材料的顺应性与人体自身血管的匹配性较差，以及血管移植后表面生成血栓或内膜增生导致通畅率较低等问题限制了它们的临床应用。

细菌纤维素（Bacterial cellulose, BC）是由微生物合成的纳米级天然高分子水凝胶。BC具有高持水性和透气性、良好的生物相容性和其它天然材料无法比拟的力学性能。除在造纸、食品领域，在附加值较高的骨支架、软骨支架、人工血管、人工皮肤等方面也得到了较好应用。BC 材料独特的三维网络结构能够为细胞向其内部生长与增殖提供空间，使其有望成为小口径人工血管的替代材料。目前，国外成功制备了BC 基小口径人工血管，并陆续将其植入到动物体内以替代动物的部分颈动脉（包括大鼠、猪和羊）。经过一段时间（3 个月到1 年不等）后，将移植的BC 血管取出并进行宏观和微观的分析，结果显示大部分BC 血管可以形成类似天然血管的三层结构。但是，BC 血管较低的通畅率限制了其在临床上的应用。

在过去的研究中，为解决异体材料植入生物体内所引起的血栓问题，研究者们发展了多种材料表面改性方法以提高材料的血液相容性从而抑制血栓的形成。其中，由内皮细胞形成的血管内壁是目前为止知道的唯一血液相容性材料；内皮细胞能够合成和分泌多种抗凝活性分子（如肝素），可有效阻止血栓的形成以及血管再狭窄的发生。因此，从仿生角度出发，原位诱导材料表面内皮化是解决血栓形成及内膜增生的一种有效方法，也是最终解决小口径人工血管植入后血栓形成问题、防止内膜增生和提高通畅率的根本途径。根据这一思路，研究者们通过多种方法在材料表面（如不锈钢血管支架、聚己内酯）固定了特异性生物功能分子（细胞特异性抗体（如抗CD34抗体）、生长因子（如血管内皮生长因子VEGF）、细胞黏附分子（如RGD多肽、REDV多肽等）），以促进内皮细胞或内皮祖细胞在其表面黏附、分化、增殖并形成功能性内膜。相比而言，通过对BC材料进行改性以提高其内皮化性能的研究较少，特别是关于修饰后的BC血管在体外、体内的抗凝血性能及其通畅率的研究目前尚无报道。

除抗凝血能力有待提高，BC的力学性能对最终其成功应用起重要作用。研究表明，BC的含水量越低，其纳米纤维相互平行排列，纤维之间将形成更多的氢键，这使得BC力学性能大幅度提高，即BC的力学性能受其含水量的影响。因此调控BC的含水量可以调整其力学性能，以应对人造血管领域对力学的要求。BC的含水量高达99%，其中约10%的水呈自由水状态，而其它大部分水都是以结合水状态存在，因此需要较大能耗脱除这些结合力较大的水。目前脱除BC水的方法有加热（40℃以上），机械挤压，离心，滤纸吸收，有机溶剂交换，冷冻干燥（-20℃以下）等方法。但上述的这些方法均需要较高的能耗，或一些特殊仪器，并对环境有污染，且无法大批量处理。

发明内容

发明人意外发现BC膜在-5~8℃下放置时能够很好的脱除水分，可能原因是温度降低后，细菌纤维素膜和水的相容性变差，从而使得两者相分离。该脱水方法能耗低，而且不涉及有机溶剂的使用，同时能大批量处理BC膜，并且能够通过调控处理时间来调控BC的含水量，进而对其性能特别是力学性能进行控制。