一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：对动物源生物瓣膜材料进行戊二醛交联处理，使得瓣膜材料可以长久抗腐败；将处理后的瓣膜材料放到含有交联剂和改性剂的配方液中浸泡10‑60min，然后升温至30‑60℃，热处理1‑12h；将热处理后的瓣膜材料进行冲洗，制得。通过该方法制备得到的瓣膜材料具有优异的抗血栓和抗钙化性能，可有效解决现有的戊二醛交联方式处理的瓣膜材料存在的易钙化和形成血栓的问题，按照本方法制得的瓣膜材料可用作于主动脉瓣、肺动脉瓣、静脉瓣、二尖瓣及三尖瓣置换术所需的瓣膜材料。

权利要求

1.一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对动物源生物瓣膜材料进行戊二醛交联处理；

（2）将步骤（1）中处理后的瓣膜材料放到含有交联剂和改性剂的配方液中浸泡10‑

60min，然后升温至30‑60℃，热处理1‑12h；其中，交联剂包括1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和马来酰亚胺基酰肼中的一种或两种；改性剂为磷酸胆碱化合物或磷酸胆碱化合物与辅助单体化合物形成的共聚物；

（3）将步骤（2）中处理后的瓣膜材料进行冲洗，制得。

2.如权利要求1所述的具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，动物源生物瓣膜材料包括猪心包膜、牛心包膜和小肠粘膜下层中的一种。

3.如权利要求1所述的具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中戊二醛的浓度为0.3‑3%，交联处理时间24‑96h，交联pH值为6‑9。

4.如权利要求1所述的具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中配方液中的溶剂为六氟异丙醇、异丙醇、乙醇、甲醇和水中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中磷酸胆碱化合物为甘油磷酸胆碱、卵磷脂、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱、1,2‑二油酰基‑sn‑甘油‑3‑磷酸胆碱或2‑(甲基丙烯酰氧基)乙基‑2‑(三甲基氨基)乙基磷酸酯。

6.如权利要求1所述的具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中辅助单体化合物为甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸丁酯、N‑(3‑氨丙基)甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。

7.如权利要求1所述的具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）的配方液中交联剂与改性剂的质量浓度分别为0.05 wt%‑5 wt%和0.2 wt%‑2 wt%。

8.通过权利要求1‑7中任一项所述的方法制备得到具有长效抗血栓性能的瓣膜材料。

说明书

一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物医用材料及医疗器械改性技术领域，具体涉及一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料及其制备方法，按照本方法制得的瓣膜材料可用作于主动脉瓣、肺动脉
瓣、静脉瓣、二尖瓣及三尖瓣置换术所需的瓣膜材料。

背景技术

[0002] 心脏瓣膜疾病(HVD)是因人体自身瓣膜发生病变影响血流的正常流动，从而造成心脏功能异常的一类疾病。随着经济发展和人口老龄化，心脏瓣膜病的发病率呈现上升趋
势，据不完全统计，在国内，仅主动脉瓣膜病变患者每年新增人数约20万。我国老年人心脏
瓣膜病发病率高达13.3％，仅次于高血压和冠心病。瓣膜置换术是瓣膜疾病尤其是重度患
者治疗的最终方案，而经导管介入瓣膜治疗手段正成为瓣膜置换术中的主流方向，与之相
对发展的技术则包括主动脉瓣、肺动脉瓣、二尖瓣、三尖瓣及静脉瓣置换术等。目前主流用
于介入瓣膜术的瓣膜材料为异种生物瓣膜，是使用如戊二醛等交联剂交联的动物来源(主
要是猪和牛)的心脏瓣膜及心包膜等。

[0003] 瓣膜置换术对于瓣膜材料的性能要求较高，不同的瓣膜应用场景可能对瓣叶需求的侧重点有一些差异，但力学性能、抗钙化性能、疲劳寿命等是最基础要求。特别地，对于肺
动脉瓣及静脉瓣置换术所需的瓣膜材料而言，由于其血流环境较为复杂，且流通血液为流
速较慢且易凝的静脉血，因此，对瓣膜材料的抗血栓性能要求格外突出。遗憾的是，虽然戊
二醛交联方式处理瓣膜易带来一些弊端，如瓣叶血栓、钙化的发生，目前商业成熟应用瓣膜
材料绝大多数都是戊二醛交联瓣膜，这与戊二醛交联处理瓣膜的灭毒、灭菌和保存条件息
息相关。因此，针对肺动脉瓣和静脉瓣在临床应用中需要提高瓣膜材料血液相容性的迫切
需求，发展基于戊二醛交联瓣膜的抗血栓改性技术，获取具有优异长效抗血栓性能的肺动
脉/静脉瓣膜材料，具有极大的临床和市场价值。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料及其制备方法，通过该方法制备得到的瓣膜材料可有效解决现有的戊二醛交联方式处理
的瓣膜材料存在的易钙化和形成血栓的问题，按照本方法制得的瓣膜材料可用于主动脉
瓣、肺动脉瓣、静脉瓣、二尖瓣及三尖瓣置换术中。

[0005] 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：

[0006] 一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料的制备方法，包括以下步骤：

[0007] (1)对动物源生物瓣膜材料进行戊二醛交联处理，使得瓣膜材料可以长久抗腐败；

[0008] (2)将步骤(1)中处理后的瓣膜材料放到含有交联剂和改性剂的配方液中浸泡10‑60min，然后升温至30‑60℃，热处理1‑12h；

[0009] (3)将步骤(2)中处理后的瓣膜材料进行冲洗，制得。

[0010] 进一步地，动物源生物瓣膜材料包括猪心包膜、牛心包膜和小肠粘膜下层中的一种。

[0011] 进一步地，步骤(1)中戊二醛的浓度为0.3‑3％，交联处理时间24‑96h，交联pH值为6‑9。

[0012] 进一步地，步骤(1)中戊二醛的浓度为1％，交联处理时间72h，交联pH值为7。

[0013] 进一步地，步骤(1)中交联处理方式为一步交联、多步交联和浓度梯度交联，交联用的溶剂为水、PBS或其他盐离子缓冲液。

[0014] 进一步地，步骤(2)中将步骤(1)中处理后的瓣膜材料放到含有交联剂和改性剂的配方液中浸泡30min，然后升温至40℃，热处理6h；

[0015] 进一步地，步骤(2)中配方液中的溶剂为六氟异丙醇、异丙醇、乙醇、甲醇和水中的一种或多种。

[0016] 进一步地，步骤(2)中交联剂包括1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、偏磷酸盐、异氰酸酯和马来酰亚胺基酰肼中的一种或几种

[0017] 进一步地，步骤(2)中改性剂为小分子磷脂化合物或包含磷脂基团的聚合物。

[0018] 进一步地，步骤(2)中磷脂化合物为甘油磷酸胆碱、卵磷脂、二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱、1,2‑二油酰基‑sn‑甘油‑3‑磷酸胆碱、2‑(甲基丙烯酰氧基)乙基‑2‑(三甲基氨基)乙基
磷酸酯或甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱。

[0019] 进一步地，步骤(2)中含磷脂基团的聚合物为甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸丁酯、N‑(3‑氨丙基)甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。

[0020] 进一步地，步骤(2)的配方液中交联剂与改性剂的质量浓度分别为0.05wt％‑5wt％和0.2wt％‑2wt％。

[0021] 进一步地，步骤(2)的配方液中交联剂与改性剂的质量浓度分别为0.05wt％‑2wt％和0.2wt％‑1wt％。

[0022] 进一步地，步骤(2)的配方液中交联剂与改性剂的摩尔比为0.5‑2:0.2‑1。

[0023] 进一步地，步骤(2)的配方液中交联剂与改性剂的摩尔比为1：1。

[0024] 通过上述方法制备得到具有长效抗血栓性能的瓣膜材料。

[0025] 本发明所带来的有益效果为：

[0026] 生物瓣膜材料来源于动物源心包组织，呈现多孔纤维组织排布，其中含有含有羧基、胺基和羟基等基团，通过戊二醛交联后，瓣膜材料上的胺基基团大量消耗，并导致了瓣
膜材料上的残留醛基存在，从而成为钙离子附着及进一步形成钙盐结晶进而导致钙化的潜
在风险。本发明通过在瓣膜材料上引入交联剂后，交联剂上的胺基可与醛基发生席夫碱反
应直接封闭残留醛基，进而避免钙离子残留，提高瓣膜的抗钙化性能；瓣膜上的残留醛基和
羟基也可通过共价交联的形式与磷酸胆碱组分结合，进而引入具有抗凝功能的组分，磷酸
胆碱组分是仿生细胞膜磷脂双分子层的抗凝基团，可进一步提高瓣膜的抗凝功能。

附图说明

[0027] 图1为戊二醛交联膜表面血栓沉积图；

[0028] 图2为改性瓣膜材料表面血栓沉积图；

[0029] 图3中左图为皮下植入3个月后，戊二醛交联瓣膜材料钙化图，右图为皮下植入3个月后改性瓣膜材料钙化图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0031] 实施例1

[0032] 一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料，其制备方法包含以下步骤：

[0033] (1)将去脂后的猪心包材料切割成合适大小，绷板后浸入到1％的戊二醛溶液中浸泡，每24小时换液处理，持续处理72小时；

[0034] (2)将上述所得交联后的瓣膜材料清洗后，浸没到配方液中30min，配方液溶剂为六氟异丙醇，交联剂为六偏磷酸钠，改性剂为甘油磷酸胆碱，六偏磷酸钠和甘油磷酸胆碱的
浓度分别为1wt％和0.5wt％，然后将配方液浸润的瓣膜升温至40度，加热处理4h；

[0035] (3)将步骤2所得瓣膜材料用去离子水进行充分清洗，即得目标瓣膜材料，将材料保存在戊二醛溶剂中备用。

[0036] 实施例2

[0037] 一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料，其制备方法包含以下步骤：

[0038] (1)将去脂后的猪心包材料切割成合适大小，绷板后浸入到0.5％的戊二醛溶液中处理24小时，随后转移到1％的戊二醛溶液中处理48小时；

[0039] (2)将上述所得交联后的瓣膜材料清洗后，浸没到配方液中60min，配方液溶剂为异丙醇，交联剂为异氰酸酯，改性剂为甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸月桂酯、甲
基丙烯酸丁酯的共聚物，异氰酸酯、甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱、甲基丙烯酸月桂酯、甲基
丙烯酸丁酯的共聚物的浓度分别为0.1wt％、0.1wt％、0.2wt％和0.2wt％，然后将配方液浸
润的瓣膜升温至60度，加热处理3h；

[0040] (3)将步骤2所得瓣膜材料用去离子水进行充分清洗，即得目标瓣膜材料，将材料保存在戊二醛溶剂中备用。

[0041] 实施例3

[0042] 一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料，其制备方法包含以下步骤：

[0043] (1)将去脂后的牛心包材料切割成合适大小，绷板后浸入到1％的戊二醛溶液中处理24小时，随后转移到0.5％的戊二醛溶液中处理48小时；

[0044] (2)将上述所得交联后的瓣膜材料清洗后，浸没到配方液中20min，配方液溶剂为水，交联剂为偏磷酸钠，改性剂为甲基丙烯酸月桂酯、2‑(甲基丙烯酰氧基)乙基‑2‑(三甲基
氨基)乙基磷酸酯的共聚物，偏磷酸钠、甲基丙烯酸月桂酯、2‑(甲基丙烯酰氧基)乙基‑2‑
(三甲基氨基)乙基磷酸酯的共聚物的浓度分别为1wt％、0.2wt％和0.3wt％，然后将配方液
浸润的瓣膜升温到50度，加热处理8h；

[0045] (3)将步骤2所得瓣膜材料用去离子水进行充分清洗，即得目标瓣膜材料，将材料保存在异丙醇/丙三醇的混合溶剂中备用。

[0046] 实施例4

[0047] 一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料，其制备方法包含以下步骤：

[0048] (1)将小肠粘膜下层剥离后切割成合适大小，绷板后浸入到1％的戊二醛溶液中处理72小时；

[0049] (2)将上述所得交联后的瓣膜材料清洗后，浸没到配方液中40min，配方液溶剂为异丙醇，交联剂为1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，改性剂为2‑(甲基丙烯酰
氧基)乙基‑2‑(三甲基氨基)乙基磷酸酯、N‑(3‑氨丙基)甲基丙烯酰胺的共聚物，1‑乙基‑
(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、2‑(甲基丙烯酰氧基)乙基‑2‑(三甲基氨基)乙基磷
酸酯、N‑(3‑氨丙基)甲基丙烯酰胺的共聚物的浓度分别为0.05wt％、0.2wt％和0.5wt％，然
后将配方液浸润的瓣膜升温至60度，加热处理8h；

[0050] (3)将步骤2所得瓣膜材料用去离子水进行充分清洗，即得目标瓣膜材料，将材料保存在戊二醛溶剂中备用。

[0051] 实施例5

[0052] 一种具有长效抗血栓性能的瓣膜材料，其制备方法包含以下步骤：

[0053] (1)将猪心包材料去脂后切割成合适大小，绷板后浸入到1％的戊二醛溶液中处理72小时；

[0054] (2)将上述所得交联后的瓣膜材料清洗后，浸没到配方液中10min，配方液溶剂为水，交联剂为1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)/N‑羟基琥珀酰亚胺和偏磷酸
钠混合液，浓度分别为0.1wt％，2wt％；改性剂为卵磷脂和二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱混合液，
浓度分别为0.3wt％：0.4wt％，将配方液浸润的瓣膜升温至40度，加热处理12h；

[0055] (3)将步骤2所得瓣膜材料用去离子水进行充分清洗，即得目标瓣膜材料，将材料保存在异丙醇/丙三醇的混合溶剂中备用。

[0056] 试验例

[0057] 以实施例4为例，观察戊二醛处理后的瓣膜表面的结构，具体见图1，然后将该瓣膜采用改性剂和交联剂组分进行处理，并将处理后的瓣膜材料接触兔半体循环血液2小时，然
后观察瓣膜表面血栓沉积情况，具体结果见图2。

[0058] 通过图1可以看出，未经改性的传统戊二醛交联工艺，其瓣膜材料上沉积了大量血栓，红细胞和大量纤维网络交错。而图2则显示，经实施例4中描述的抗凝改性后，瓣膜材料
表面依旧光洁，无明显的血栓沉积，证实了改性瓣膜材料优异的血液相容性。

[0059] 通过图3的皮下植入实验看出，3个月后，经茜素红染色，戊二醛交联膜(左)上有明显的钙化斑点沉积，而经改性的瓣膜材料(右)依旧十分的光洁，无明显的钙化斑点，证实了
材料的抗钙化性能。