一次成型的聚氨酯人造血管及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種一次成型的聚氨酯人造血管，該人造血管由聚氨酯經過牽伸制備成長絲后再經平行卷繞得到的中空管狀物。本發明還提供一種一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法。本發明的人造血管所使用的主要材料為聚氨酯材料，并且這種材料加工處理成絲狀后，經過一定冷凝浴定型處理，導入平行卷繞裝置進行卷繞可一次完成人造血管的制備，此法制作出來的人造血管更加均勻，強度大，同時順應性與抗死角性更好。
【專利說明】一次成型的聚氨酯人造血管及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及人造人體器官領域，具體地指是一種一次成型的聚氨酯人造血管及其制備方法。
【背景技術】
[0002]血管在體內主要起運輸血液、氧氣以及各組織和器官所需要營養的作用，當血管由于動脈硬化、老化或破損等原因而不能正常工作時，需進行血管移植，人造血管在血管移植方面發揮著重要的作用，自1952年VoorheeS首次研制成功維綸人造血管，并于次年用于臨床取得成功以來，人們陸續研究開發出了各種材料、多種成型和不同孔隙率的人造血管。
[0003]由于人造血管需要與血液直接接觸，因此人造血管必須具備良好的血液相容性，既有抗凝性并且不影響血液的成分和性質。目前，臨床上廣泛應用的是膨體聚四氟乙烯或滌綸絲織制的人造血管。
[0004]膨體聚四氟乙烯(ePTFE)是一種帶負電荷，不降解材料，具有較好的抗血栓形成特性，但ePTFE人造血管管壁縱向彈性差，血管壁易形成假性動脈瘤，且血管腔內很難被內皮細胞覆蓋。同時，ePTFE材料具有避水性，與有機溶劑(如乙醇，脂肪溶液、組織液等)多接觸可增加移植物的多孔性和過濾性，應避免與有機溶劑相接觸，以防形成移植物周圍血清腫。
[0005]滌綸人造血管的遠期通暢率較高，長期以來被成功的用于血管橋接，但由于材料本身的特性，滌綸人造血 管同樣不支持內皮細胞的黏附和生長，而且管壁的彈性伸縮較差。
[0006]滌綸與ePTFE人造血管共同的缺陷是順應性較差，不具備人體動脈的柔韌性與彈性,并且這兩種材料制成的人造血管內壁都不能內皮化,容易形成血栓并引起血流減少或管腔閉塞。
[0007]近年來，人們開始關注聚氨酯這種新材料。其動力參數和流量參數比滌綸與ePTFE人造血管更接近。聚氨酯作為生物醫用材料與其它材料相比，具有如下突出的優點:
[0008]( I)優良的抗凝血性能；
[0009](2)毒性試驗結果符合醫用要求；
[0010](3)臨床應用中生物相容性好，無致畸變作用，無過敏反應；
[0011](4)具有優良的韌性和彈性，加工性能好，加工方式多樣，是制作各類醫用彈性體制品的首選材料；
[0012](5)具有優異的耐磨性能、軟觸感、耐濕氣性、耐多種化學藥品性能；
[0013](6)能采用通常的方法滅菌，暴露在X射線下性能不變。目前，文獻記錄聚氨酯材料制作人造血管的方法，總體可分為兩大類浸提法和電紡絲法，浸提法工藝簡單，但是均勻性難以保證；電紡絲法，可有效改善均勻性的問題，但是效率低，不利于工業化的生產。
[0014]目前現有產品用的不是聚氨酯材料，而是其他類型的高分子材料如滌綸等，其遠期的通暢率難以保證，而聚氨酯的優勢是順應性，生物相容性，凝血性要好于其他的材料，是一種最接近人體血管的材料，本產品的材料是單一的選擇了聚氨酯這種材料進行加工，均勻緊密的卷繞保證人造血管的強度，還同時保證其順應性與抗死角彎折性問題。[0015]近年來備受關注的聚氨酯高分子材料(PU)，因其具有微相分離結構而比聚四氟乙烯(ePTFE)有更優良的生物相容性(包括血液相容性和組織相容性)。這種宏觀光滑、微觀多相分離的結構使人造血管內壁與生物體血管內壁非常類似，因而具有優異的抗凝血性能。同時PU又具有優異的耐疲勞性、耐磨性、高彈性和高強度，因此被廣泛用于生物醫學材料領域，用于制作人工心臟、人工肝、介入導管及高分子控緩釋藥物等領域。
【發明內容】
[0016]本發明的目的就是要提供一種一次成型的聚氨酯人造血管及其制備方法，本發明的人造血管更加均勻穩定，強度大，同時解決了順應性與抗死角彎折性問題。
[0017]為實現上述目的，本發明提供的一次成型的聚氨酯人造血管，其特征在于:該人造血管由聚氨酯經過牽伸制備成長絲后再經卷繞得到的中空管狀物；所述中空管狀物是由聚氨酯經由如下方法制備而成:
[0018]I)聚氨酯溶液的配制:將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，溶劑為基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺或四氫呋喃，控制溫度為20~40°C，并以50~600轉/min的速度攪拌，攪拌時間大于2h，使聚氨酯完全溶解得到均勻的聚氨酯溶液，備用；
[0019]2)人造血管的固化和成型工序:
[0020](A)將步驟I)中的聚氨酯溶液放置在真空度為-0.1~-0.5MPa的環境中進行脫泡；放置2~6h后，取出聚氨酯溶液進行擠壓，擠出的聚氨酯溶液經過凝固浴預處理，隨后由牽引裝置中拉出長絲狀聚氨酯，再將長絲狀聚氨酯卷繞在旋轉的圓柱形模具上；
[0021](B)將步驟(A)中的卷繞有長絲狀聚氨酯的圓柱形模具放置在水或無水乙醇或乙醇的水溶液中浸泡12~72h進行凝固浴定型處理，制備成中空管狀物，然后從圓柱形模具表面取下中空管狀物，控制溫度為10~40°C對中空管狀物進行干燥12~72h，即得到一次成型的聚氨酯人造血管。
[0022]作為優選方案，所述中空管狀物的內徑為2~30mm，長度為50~100mm，管壁厚度為 0.03 ~2mm。
[0023]本發明還提供一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，它包括如下步驟:
[0024]I)聚氨酯溶液的配制:將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，溶劑為基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺或四氫呋喃，控制溫度為20~40°C，并以50~600轉/min的速度攪拌，攪拌時間大于2h，使聚氨酯完全溶解得到均勻的聚氨酯溶液，備用；
[0025]2)人造血管的固化和成型工序:
[0026](A)將步驟I)中的聚氨酯溶液放置在真空度為-0.1~-0.5MPa的環境中進行脫泡；放置2~6h后，取出聚氨酯溶液進行擠壓，擠出的聚氨酯溶液經過凝固浴預處理，隨后由牽引裝置拉出長絲狀聚氨酯，再將長絲狀聚氨酯卷繞在旋轉的圓柱形模具上；
[0027](B)將步驟(A)中的卷繞有長絲狀聚氨酯的圓柱形模具放置在水或無水乙醇或乙醇的水溶液中浸泡12~72h進行凝固浴定型處理，制備成中空管狀物，然后從圓柱形表面取下中空管狀物，控制溫度為10~40°C對中空管狀物進行干燥12~72h，即得到一次成型的聚氨酯人造血管。
[0028]進一步地，所述步驟I)中聚氨酯溶液的質量濃度為10~30%。
[0029]進一步地，所述步驟(A)中對聚氨酯溶液進行擠壓的出液口的形狀為圓形、長方形或正方形中任一種，聚氨酯溶液從出液口中擠出的速度為5~60毫升/小時；
[0030]進一步地，所述步驟(A)中聚氨酯溶液在凝固浴預處理的時間為10~18s，其中凝固浴的凝固液是水、無水乙醇、乙醇的水溶液、質量濃度為I~30%的基甲酰胺水溶液、質量濃度為I~30%的N，N- 二甲基乙酰胺水溶液或者質量濃度為I~30%的四氫呋喃水溶液中任一種；所述凝固浴的溫度為25~45°C。
[0031]進一步地，所述步驟(B)中長絲狀聚氨酯在圓柱形模具表面卷繞10~100層后進行凝固浴定型處理，凝固浴定型處理的溫度為2°C~6°C，凝固浴定型處理的處理時間為15s ~30so
[0032]進一步地，所述步驟(B)中的圓柱形模具直徑為2~30mm，旋轉速度為6~60轉
/分鐘。
[0033]本發明的優點在于:本發明在材料方面使用醫用聚氨酯(PU)高分子材料的人造血管，與市面上使用的滌綸血管，真絲血管和膨化聚四氟乙烯血管相比較比較，管壁富有彈性，順應性較好，抗凝血性、組織相容性和可縫合性都有較高層次的改善。本發明所使用的聚氨酯材料加工處理成絲狀后，經過一定冷凝浴定型處理，導入平行卷繞裝置進行卷繞可一次完成人造血管的制備，此法制作出來的人造血管更加均勻，強度大，同時順應性與抗死角性更好。本發明采取的卷繞法制備的人造血管，有效改善了浸提法制備人造血管的均勻性問題，并且效率高，利于工業化的生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是本發明收縮定型前的人造血管結構示意圖。
[0035]圖2是本發明收縮定型后的人造血管結構示意圖。
[0036]圖3是本發明的人造血管制備裝置示意圖。
[0037]圖中:1、注射器，2、紡絲，3、水浴凝固裝置，4、管狀物卷繞。
【具體實施方式】
[0038]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0039]實施例1:
[0040]本發明一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，包括聚氨酯溶液的配制、人造血管的固化和成型工序，具體如下:
[0041]首先將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，在20°C環境下以50轉每分鐘的速度攪拌，攪拌時間大于2h，使聚氨酯完全溶解得到均勻的質量濃度為10%的聚氨酯溶液，用作聚氨酯人造血管的制備液；使用的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺。
[0042]隨后，再將人造血管的固化和成型，具體工序步驟如下:
[0043]將聚氨酯溶液放置在真空度為-0.1MPa的環境中進行脫泡；放置2h后,取出溶液加入到一容器內，容器底部連接一個孔徑在0.03mm的出液口，出液口的形狀為圓形，溶液推出的速度為5毫升/小時。在溶液頂部給溶液一推力將溶液從出液口中推出，推出的聚氨酯溶液經過凝固浴預 處理后在牽引裝置的指引下平行排列在一個旋轉的圓柱形模具上，圓柱形模具直徑為2mm，旋轉速度為6轉/分鐘。
[0044]其中，上述凝固浴預處理時聚氨酯溶液在凝固浴中走過的時間為10s，其中凝固液是蒸餾水與無水乙醇的混合溶液，蒸餾水與無水乙醇的質量比為99:1，凝固浴的溫度為25°C。將牽伸設備中拉出的長絲狀聚氨酯導入凝固浴進行定型處理，凝固成型溫度為2°C凝固成型處理時間為15s。
[0045]聚氨酯溶液在圓柱形模具表面卷繞10層；圓柱形模具和表面的聚氨酯溶液共同放置在水中浸泡12h，然后從模具表面取下制備的中空管狀物，放置在10°C環境中進行干燥12h，即得到聚氨酯人造血管，人造血管的內徑為2mm，軸向上的長度大于50mm，管壁厚度為 0.03mm。
[0046]實施例2:
[0047]本發明一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法同實施例一，不同之處在于:
[0048]聚氨酯顆粒加入到溶劑中進行攪拌的溫度為30°C，攪拌速度為300轉每分鐘，得到均勻的聚氨酯溶液質量濃度為20%，使用的溶劑為N，N- 二甲基乙酰胺。
[0049]將聚氨酯溶液脫泡的真空度為-0.3MPa ;放置時間為4h,出液口的孔徑為1mm,形狀為長方形，溶液推出的速度為30毫升/小時。圓柱形模具直徑為20mm，旋轉速度為40轉/分鐘。
[0050]凝固浴預處理時聚氨酯溶液在凝固浴中走過的時間為14s，其中凝固液是蒸餾水與基甲酰胺的混合溶液，蒸餾水與基甲酰胺的質量比為70:30，凝固浴的溫度為35°C。凝固浴定型處理時凝固成型溫度為4°C，凝固成型處理時間為20s。
[0051]聚氨酯溶液在圓柱形模具表面卷繞70層；圓柱形模具和表面的聚氨酯溶液共同放置在無水乙醇中浸泡60h，從模具表面取下制備的中空管狀物進行干燥的溫度為40°C，干燥時間為60h,即得到聚氨酯人造血管,人造血管的內徑為25mm,管壁厚度為1.5mm。
[0052]實施例3:
[0053]本發明一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法同實施例一，不同之處在于:
[0054]聚氨酯顆粒加入到溶劑中進行攪拌的溫度為40°C，攪拌速度為600轉每分鐘，得到均勻的聚氨酯溶液質量濃度為30%，使用的溶劑為四氫呋喃。
[0055]將聚氨酯溶液脫泡的真空度為-0.5MPa ;放置時間為6h，出液口的孔徑為2mm，形狀為正方形，溶液推出的速度為60毫升/小時。圓柱形模具直徑為30mm，旋轉速度為60轉
/分鐘。
[0056]凝固浴預處理時聚氨酯溶液在凝固浴中走過的時間為18s，其中凝固液是蒸餾水與四氫呋喃的混合溶液，蒸餾水與四氫呋喃的質量比為60:40，凝固浴的溫度為45°C。凝固浴定型處理時凝固成型溫度為6°C，凝固成型處理時間為30s。
[0057]聚氨酯溶液在圓柱形模具表面卷繞100層；圓柱形模具和表面的聚氨酯溶液共同放置在乙醇的水溶液中浸泡72h，從模具表面取下制備的中空管狀物進行干燥的溫度為30°C,干燥時間為72h,即得到聚氨酯人造血管,人造血管的內徑為30mm,管壁厚度為2mm。
【權利要求】
1.一種一次成型的聚氨酯人造血管，其特征在于:該人造血管由聚氨酯經過牽伸制備成長絲后再經卷繞得到的中空管狀物；所述中空管狀物是由聚氨酯經由如下方法制備而成: 1)聚氨酯溶液的配制:將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，溶劑為基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或四氫呋喃，控制溫度為20~40°C,并以50~600轉/min的速度攪拌,攪拌時間大于2h,使聚氨酯完全溶解得到均勻的聚氨酯溶液，備用； 2)人造血管的固化和成型工序: (A)將步驟I)中的聚氨酯溶液放置在真空度為-0.1~-0.5MPa的環境中進行脫泡；放置2~6h后，取出聚氨酯溶液進行擠壓，擠出的聚氨酯溶液經過凝固浴預處理，隨后由牽引裝置中拉出長絲狀聚氨酯，再將長絲狀聚氨酯卷繞在旋轉的圓柱形模具上； (B)將步驟(A)中的卷繞有長絲狀聚氨酯的圓柱形模具放置在水或無水乙醇或乙醇的水溶液中浸泡12~72h進行凝固浴定型處理，制備成中空管狀物，然后從圓柱形模具表面取下中空管狀物，控制溫度為10~40°C對中空管狀物進行干燥12~72h，即得到一次成型的聚氨酯人造血管。
2.根據權利要求1所述的一次成型的聚氨酯人造血管，其特征在于:所述中空管狀物的內徑為2~30mm,長度為50~100mm,管壁厚度為0.03~2mm。
3.一種一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，它包括如下步驟: 1)聚氨酯溶液的配制:將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，溶劑為基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺或四氫呋喃，控制溫度為20~40°C,并以50~600轉/min的速度攪拌,攪拌時間大于2h,使聚氨酯完全溶解得到均勻的聚氨酯溶液，備用； 2)人造血管的固化和成型工序: (A)將步驟I)中的聚氨酯溶液放置在真空度為-0.1~-0.5MPa的環境中進行脫泡；放置2~6h后，取出聚氨酯溶液進行擠壓，擠出的聚氨酯溶液經過凝固浴預處理，隨后由牽引裝置拉出長絲狀聚氨酯，再將長絲狀聚氨酯卷繞在旋轉的圓柱形模具上； (B)將步驟(A)中的卷繞有長絲狀聚氨酯的圓柱形模具放置在水或無水乙醇或乙醇的水溶液中浸泡12~72h進行凝固浴定型處理，制備成中空管狀物，然后從圓柱形表面取下中空管狀物，控制溫度為10~40°C對中空管狀物進行干燥12~72h，即得到一次成型的聚氣酷人造血管。
4.根據權利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中聚氨酯溶液的質量濃度為10~30%。
5.根據權利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，其特征在于:所述步驟(A)中對聚氨酯溶液進行擠壓的出液口的形狀為圓形、長方形或正方形中任一種，聚氨酯溶液從出液口中擠出的速度為5~60毫升/小時。
6.根據權利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，其特征在于:所述步驟(A)中聚氨酯溶液在凝固浴預處理的時間為10~18s，其中凝固浴的凝固液是水、無水乙醇、乙醇的水溶液、質量濃度為I~30%的基甲酰胺水溶液、質量濃度為I~30%的N, N- 二甲基乙酰胺水溶液或者質量濃度為I~30%的四氫呋喃水溶液中任一種；所述凝固浴的溫度為25~45°C。
7.根據權利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，其特征在于:所述步驟(B)中長絲狀聚氨酯在圓柱形模具表面卷繞10~100層后進行凝固浴定型處理，凝固浴定型處理的溫度為2°C~6°C，凝固浴定型處理的處理時間為15s~30s。
8.根據權利要求3所述的一次成型的聚氨酯人造血管的制備方法，其特征在于:所述步驟(B)中的圓柱形模 具直徑為2~30mm，旋轉速度為6~60轉/分鐘。
【文檔編號】D01D1/02GK103933609SQ201410071581
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】歐陽晨曦, 陳春霞, 曹金象, 劉思詩 申請人:武漢楊森生物技術有限公司