一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料、医疗器械及其交联方法和用途

本发明是一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料、医疗器械及其交联方法和用途，具体涉及一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料及其交联方法和用于，以及含有该生物瓣膜材料的医疗器械，属于生物医学材料以及医疗器械。

背景技术：

1、心脏瓣膜疾病是一种常见的瓣膜衰退疾病。在解剖学上表现为血液通路变窄或瓣膜关闭不全。心脏瓣膜疾病的治疗包括开胸瓣膜置换手术以及经皮心脏瓣膜置换手术。开胸手术对病人创伤大、风险高、恢复慢、需体外循环支持，很多患者无法接受。经皮心脏瓣膜置换手术因为对病人创伤小、风险低，成为未来瓣膜手术的主要趋势。

2、生物心脏瓣膜是指一类用于替换人体病变心脏瓣膜的生物医学材料及其器械。生物心脏瓣膜瓣叶一般由猪心包膜、牛心包膜等通过戊二醛交联制备而成。戊二醛交联处理具有操作简单，成本低以及胶原蛋白交联程度高的特点。然而，对于戊二醛交联的生物心脏瓣膜由于瓣膜上残留醛基的存在，具有一定毒性、材料降解、血栓以及钙化的问题。对于年轻患者的病损瓣膜，由于患者群体代谢能力旺盛，从而导致生物心脏瓣膜更容易发生钙化且只有10年左右的有效使用年限。因此通过戊二醛交联方法虽然可以一定程度上稳定材料中的胶原蛋白，但是由于残留醛基的存在导致一定的细胞毒性及钙化，同时其抗凝血性能亟待提高，继而导致戊二醛交联的生物材料具有一定技术缺陷。

3、公开号为cn109833519a的发明专利公开了一种人工生物瓣膜的方法，可通过水凝胶和生物组织复合制备得到干燥的生物瓣膜，制备时，将生物组织浸泡在亲水聚合物/亲水单体溶液中，然后加入交联剂，使之在催化剂/引发剂的存在下经交联反应而形成的三维网络结构，得到水凝胶复合的生物组织，然后对该生物组织中的蛋白纤维进行后交联、脱水后，即得干燥的生物瓣膜。

4、除此之外，公开号为cn111481743a的发明专利公开了一种抗凝血抗钙化生物材料及其制备方法，通过在生物组织上引入可进行自由基聚合的活性基团，与两性离子单体发生自由基共聚，使生物组织中的胶原蛋白通过聚合物多位点交联，实现胶原纤维内和纤维间的充分交联，从而提高生物组织稳定性，延长生物组织的使用寿命。同时通过向生物组织表面引入两性离子，可提高抗凝血性能，并且可以促进生物瓣膜的原位内皮化，进而防止钙元素沉积。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料的交联方法，采用甲基丙烯酸异氰基乙酯交联解决了现有采用戊二醛交联方法所存在的一系列技术缺陷，同时，通过聚乙二醇二丙烯酸酯溶液，能有效提升生物心脏瓣膜等生物材料的稳定性、细胞相容性、抗凝血性能及抗钙化性能，潜在地延长其使用寿命，为此，本发明还提供了由该方法制备得到的生物瓣膜材料及含有该生物瓣膜的医疗器械。

2、本发明通过下述技术方案实现：一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料的交联方法，包括以下步骤：

3、s1.将清洗后的生物材料浸泡于甲基丙烯酸异氰基乙酯溶液中，得到甲基丙烯酸异氰基乙酯原位修饰的生物瓣膜；

4、s2.将步骤s1的生物瓣膜浸泡洗涤后，再浸泡于聚乙二醇二丙烯酸酯溶液中，使聚乙二醇二丙烯酸酯溶液和生物瓣膜上的甲基丙烯酸酯基团在自由基聚合引发剂存在的条件下反应，得到兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料。

5、上述步骤s1中，将生物材料进行甲基丙烯酸异氰基乙酯的原位修饰，是指通过将生物材料浸泡于甲基丙烯酸异氰基乙酯的乙醇溶液中使生物瓣膜材料中的氨基与甲基丙烯酸异氰基乙酯中的异氰酸酯基团反应实现化学键合，从而将可自由基聚合的甲基丙烯酸酯基团原位修饰于生物瓣膜材料上。

6、上述步骤s2中，在自由基聚合引发剂存在的条件下反应，是指自由基聚合引发剂通过引发甲基丙烯酸异氰基乙酯处理后的生物瓣膜上的甲基丙烯酸酯基团与聚乙二醇二丙烯酸酯发生共聚反应，在生物瓣膜材料胶原间形成稳定的碳碳单键，从而提高生物瓣膜材料交联的稳定性和抗凝血性能。

7、所述步骤s1中，生物材料选自心包膜、瓣膜、肠膜、脑膜、肺膜、血管、皮肤或韧带中的至少一种。

8、所述步骤s1中，生物材料清洗时，可采用柔和摩擦和流体压力在振荡条件之下用蒸馏水清洗心包组织，去除粘附的非心包和非胶原组织。进一步的，可通过渗压休克实现对心包组织有效脱细胞，清洗持续到没有可见的粘附的非心包或非胶原组织，例如：在4摄氏度100rpm转速振荡条件之下蒸馏水清洗2小时。

9、所述步骤s1中，甲基丙烯酸异氰基乙酯溶液的体积百分浓度为0.1～20％。

10、所示步骤s1中，甲基丙烯酸异氰基乙酯溶液中的溶剂选自乙醇、吐温-水的混合溶液、乙醇-水的混合溶液、异丙醇或异丙醇-水的混合溶液中的至少一种。

11、进一步的，可使用甲基丙烯酸异氰基乙酯的浓度为0.1～10％的乙醇溶液，处理时间为0.5小时至24小时，温度为0摄氏度。

12、所述步骤s2中，聚乙二醇二丙烯酸酯溶液的体积百分浓度为0.1～10％。

13、所述步骤s2中，自由基聚合引发剂选自过硫酸铵-亚硫酸氢钠，过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钾、过硫酸钾-亚硫酸氢钾、过硫酸铵-四甲基乙二胺，过硫酸钾-四甲基乙二胺中的至少一种。

14、所述步骤s2中，自由基聚合引发剂的浓度为1～100mm。

15、所述步骤2中，生物瓣膜的浸泡洗涤可采用蒸馏水和乙醇进行浸泡后再洗涤，反应得到的生物瓣膜材料同样采用蒸馏水和乙醇进行清洗，以清除黏附在生物瓣膜材料表面的其他非共价结合的杂质。

16、本发明还提出了一种由上述交联方法制备得到的生物瓣膜材料，以及该生物瓣膜材料的用途，用于制备经皮介入生物心脏瓣膜材料或开胸瓣膜置用生物瓣膜材料。

17、本发明还提出了一种含有上述生物瓣膜材料的医疗器械，包括介入生物瓣膜、人工血管、人工皮肤、人工心肌补片和硬脑膜。

18、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

19、本发明提供了一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料，通过利用甲基丙烯酸异氰基乙酯中的强亲电性的异氰酸酯基团与生物瓣膜材料上的氨基等亲核性官能团发生反应经过形成稳定的化学键(脲键)引入可自由基聚合的甲基丙烯酸酯基团，进一步将甲基丙烯酸异氰基乙酯处理的瓣膜材料浸泡于亲水单体聚乙二醇二丙烯酸酯溶液中，最后通过加入自由基聚合引发剂引发自由基共聚合的方式实现生物瓣膜材料的交联，不仅可提升生物瓣膜的稳定性、细胞相容性及抗钙化性能，还能提升其抗凝血性能，潜在地解决由于细胞毒性、材料降解和钙化而导致生物瓣膜使用寿命较短的问题。

技术特征：

1.一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料的交联方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述交联方法，其特征在于：所述步骤s1中，生物材料选自心包膜、瓣膜、肠膜、脑膜、肺膜、血管、皮肤或韧带中的至少一种。

3.根据权利要求1所述交联方法，其特征在于：所述步骤s1中，甲基丙烯酸异氰基乙酯溶液的体积百分浓度为0.1～20％。

4.根据权利要求1所述交联方法，其特征在于：所示步骤s1中，甲基丙烯酸异氰基乙酯溶液中的溶剂选自乙醇、吐温-水的混合溶液、乙醇-水的混合溶液、异丙醇或异丙醇-水的混合溶液中的至少一种。

5.根据权利要求1所述交联方法，其特征在于：所述步骤s2中，聚乙二醇二丙烯酸酯溶液的体积百分浓度为0.1～10％。

6.根据权利要求1所述交联方法，其特征在于：所述步骤s2中，自由基聚合引发剂选自过硫酸铵-亚硫酸氢钠，过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钾、过硫酸钾-亚硫酸氢钾、过硫酸铵-四甲基乙二胺，过硫酸钾-四甲基乙二胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述交联方法，其特征在于：所述步骤s2中，自由基聚合引发剂的浓度为1～100mm。

8.一种由权利要求1～7任一项所述交联方法制备得到的生物瓣膜材料。

9.一种如权利要求8所述生物瓣膜材料的用途，其特征在于：用于制备经皮介入生物心脏瓣膜材料或开胸瓣膜置用生物瓣膜材料。

10.一种含有权利要求8所述生物瓣膜材料的医疗器械，其特征在于：包括介入生物瓣膜、人工血管、人工皮肤、人工心肌补片和硬脑膜。

技术总结
本发明公开了一种兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料、医疗器械及其交联方法和用途，将清洗后的生物材料浸泡于甲基丙烯酸异氰基乙酯溶液中，得到甲基丙烯酸异氰基乙酯原位修饰的生物瓣膜，然后将上述生物瓣膜浸泡洗涤后，再浸泡于聚乙二醇二丙烯酸酯溶液中，使聚乙二醇二丙烯酸酯溶液和生物瓣膜上的甲基丙烯酸酯基团在自由基聚合引发剂存在的条件下反应，即可得到兼具抗凝和抗钙化的生物瓣膜材料。本发明能有效提升生物心脏瓣膜等生物材料的稳定性、细胞相容性、抗凝血性能及抗钙化性能，潜在地延长其使用寿命。

技术研发人员：王云兵,郑城,雷洋
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13