一种具有协同抗凝及抗钙化功能的动物源性生物材料及其制备方法与流程

本发明涉及生物医疗，特别是涉及一种改性动物源性生物材料的制备方法和改性动物源性生物材料。

背景技术：

1、动物源性生物材料是指用于制备各类生物制品所涉及的直接来源于动物的组织、器官、细胞、血液、体液或经分离提取的衍生物，而生物瓣膜材料也来源于此，例如可以为猪心包膜、马心包膜、牛心包膜、主动脉瓣膜、小肠粘膜下层等，并通常通过去细胞和去脂处理。

2、尽管传统上生物瓣膜被认为是抗凝的一个很好选择，但近年来的数据分析显示，人工生物瓣膜仍有较高的血栓形成发生率。而生物瓣膜血栓形成是除去钙化、免疫排斥反应之外，导致生物瓣膜失效的重要因素。目前尚没有一种能够很好地克服生物瓣膜的血栓原性同时具有良好的抗钙化效果的人工心脏瓣膜材料问世。

3、cn111658824a公开了一种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首先进行戊二醛交联处理；然后将处理后的瓣膜材料浸入含有胺基化合物的封闭液中处理0.5-6h；然后瓣膜材料放入含有抗凝剂和交联剂的反应液中；最后对瓣膜材料进行清洗，制得，将瓣膜材料保存于戊二醛或异丙醇/丙三醇的混合溶剂中。但是该方案中所公开的胺基化合物上携带有至少三个伯氨基基团，例如聚乙烯亚胺、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、多聚赖氨酸、多聚精氨酸等，但是一方面这类多氨基化合物一般都携带正电荷，而血液中的蛋白质等一般都带负电荷，因此会有吸附蛋白质的可能性。另外一方面，天然的大分子物质具有结构异质化的问题，聚乙烯亚胺也有较大的生物毒性。此外，抗凝剂的接枝需要抗凝剂和交联剂同时的参与，在实际生产应用方面较为繁琐。

4、cn111569152a公开了一种兼具抗凝血和抗钙化性能的动物源性生物瓣膜材料及其制备方法。其在戊二醛对动物源性瓣膜材料进行交联处理前和/或后采用含有胺基基团的功能分子对生物材料进行至少一次的功能修饰处理。例如采用了氨基肝素、壳聚糖类肝素进行醛基分子的屏蔽。

5、但是类似于这样的肝素大分子物质，其结构上所携带的氨基数量相对较少，且活性较差，因此实验的用量大大提高，反应时间也较长，不利于产业化发展。另外，对动物源性生物材料修饰的过程中可能会对功能性分子的活性产生一定影响。此外，通过功能分子结构上所带的氨基进行直接的化学键合反应，会导致功能分子部分的功能性位点屏蔽，其在表面暴露的功能性位点就会减少，影响其生物学功能。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、本发明提供一种提高植介入型生物材料抗钙化抗凝血性能的处理方法及其生物材料。所述处理方法可以使生物材料在具有抗钙化功能的同时，兼有良好的抗蛋白吸附以及抗凝血性能。

3、用于解决问题的方案

4、本发明提供了如下技术方案：

5、【1】一种动物源性生物材料的改性处理方法。包括以下步骤：

6、1)将动物源性生物材料暴露于戊二醛中进行交联；

7、2)将交联后的动物源性生物材料置于双端氨基的亲水聚合物溶液中，在还原剂的作用下，于20～37℃及ph为3～7条件下进行共价反应，利用所述亲水性聚合物的末端氨基与所述动物源性生物材料表面的醛基共价反应，得到醛基屏蔽的动物源性生物材料。

8、3)将步骤2)中获得的醛基屏蔽的动物源性生物材料与末端醛基化的肝素在还原剂的作用下进行反应，利用肝素上的醛基与动物源性生物材料上亲水性聚合物的另一末端氨基共价反应，于4℃-37℃条件下反应4-24h。

9、【2】根据【1】所述的改性处理方法，双端氨基的亲水聚合物，其中间链段为直链亲水性链段，选自peg和peo-ppo-peo的至少一种，所述双端氨基的亲水聚合物分子量为200-20000。

10、【3】根据【1】或【2】所述的改性处理方法，步骤(2)中将双端带有氨基的亲水性物质配制成溶液，浓度为0.5mg/ml-20mg/ml，优选为1mg/ml-10mg/ml；其中溶剂为缓冲溶液或者纯水溶液。

11、【4】根据【1】所述的改性处理方法，步骤(2)中所述还原剂包括硼氢化钠和/或氰基硼氢化钠；所述还原剂在所述溶液中的浓度为0.001～1wt％。

12、【5】根据【1】-【4】任一方案所述的改性处理方法，所述末端醛基化肝素的制备方法包括以下步骤：

13、将肝素钠和亚硝酸盐在溶剂中混匀，将得到的混合溶液在-5～30℃及ph为2～4条件下发生重氮化反应，反应完全后得到末端醛基化肝素溶液。

14、【6】根据【5】所述的改性处理方法，步骤(3)中所述还原剂包括硼氢化钠和/或氰基硼氢化钠；所述还原剂在所述溶液中的浓度为0.001～1wt％。

15、【7】根据【5】所述的改性处理方法，步骤(3)中反应液中的溶剂包括磷酸盐、碳酸盐-碳酸氢盐、hepes或硼酸盐缓冲液中的至少一种。

16、【8】根据【5】所述的改性处理方法，步骤(3)中反应ph值为3-7。

17、【9】根据【1】-【7】任一方案所述的改性处理方法，在步骤(1)中，对戊二醛进行加热处理，温度为40-90摄氏度。

18、【10】根据【1】所述的改性处理方法，在步骤(3)处理后，还包括对动物源性生物材料进行混合溶液清洗处理，该混合溶液至少包括甲醛、吐温和乙醇。

19、【11】根据【1】所述的改性处理方法，在对动物源性生物材料进行处理最后，还包括用乙醇和吐温的混合溶液对生物材料进行脱水处理。

20、【12】根据【1】所述的改性处理方法，在进行步骤(2)和/或步骤(3)处理之前，还包括对动物源性生物材料进行清洗处理。

21、【13】一种根据【1】-【12】中任一项所述的改性处理方法所制备的改性动物源性生物材料，其中，所述改性动物源性生物材料包括动物源性生物材料及与动物源性生物材料连接的改性修饰结构；所述改性修饰结构包括亲水性聚合物链段和与亲水性聚合物链段共价连接的肝素；所述肝素与所述亲水性聚合物链段以碳氮单键键合。

22、发明的效果

23、本方法采用双端带有氨基的亲水聚合物进行修饰处理，随后将其与醛基化肝素进行反应，将肝素修饰到材料表面。该方法实现生物材料在具有抗钙化功能的同时，兼有良好的抗蛋白吸附以及抗凝血性能。

24、其中，采用双端带有氨基的亲水聚合物作为介导层，在还原剂的作用下，利用氨基和醛基的反应可以尽量屏蔽掉生物材料表面醛基，减少钙结晶位点，降低钙化发生率。并且亲水性聚合物能够减少蛋白质的吸附，进一步提高材料的生物相容性，减少感染、凝血的发生。另一方面，可提供活性锚点，便于后续功能性物质肝素的化学接枝，提高材料的抗凝血性能。peg类聚合物结构和分子量确定可调，可重复性好，适于工业化生产。

25、亲水聚合物的双端氨基均能够与醛基反应，相当于在生物材料本体和具有生物抗凝活性的肝素中间形成一个桥梁，聚合物链段柔性可动，也为肝素的构相转变和活性位点暴露提供了更大程度的保障。

26、醛基化肝素通过将醛基还原到肝素上，通过醛基与亲水聚合物链段末端的氨基反应，实现肝素化学接枝到材料表面。并且利用氰基硼氢化钠等还原剂，提高反应的活性和稳定性，使涂层更加牢固。