專利名稱：一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管及其動態(tài)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人造血管及其制備領(lǐng)域，特別涉及ー種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管及其動態(tài)制備方法。
背景技術(shù)：
目前大口徑血管移植物在臨床應(yīng)用中已經(jīng)取得了較好的效果，但普通小口徑人造血管幾乎沒有抗血栓性。我國知識產(chǎn)權(quán)系統(tǒng)顯示，目前已有知識產(chǎn)權(quán)項目通過對血管內(nèi)壁進行表面修飾的方法減少血栓的形成，如專利申請?zhí)枮?00610166568. 6的《一種織物增強的復(fù)合人造血 管》中提出由抗凝血層、織物增強層和弾性粘結(jié)層組成的復(fù)合人造血管，在一定程度上提高了人造血管通暢率；但織物增強層與抗凝血層之間需要弾性粘結(jié)層連接，致使管壁較厚，不利于應(yīng)用在小口徑人造血管上，且其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備困難，涂層量不可控。常見的醫(yī)用人造血管材料一般為疏水性材料表面自由能高，材料本身易與血漿蛋白發(fā)生相互作用，形成附壁血栓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管及其制備方法，該人造血管的內(nèi)徑可以< 6mm，血管徑向軸向的強伸性能好、管壁更薄更符合小口徑血管的要求；該制備方法簡單，涂層與管坯之間的粘附カ好，不易剝離。本發(fā)明的ー種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管，該人造血管包括紡織基的管坯和納米纖維素涂層，所述管坯的內(nèi)徑可以小于或等于6mm。所述管坯的管壁結(jié)構(gòu)為機織、針織、編織或非織造，其孔隙較大且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。所述管坯的材料為具有生物相容性的醫(yī)用非降解高分子纖維材料。本發(fā)明的ー種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管的制備方法，包括通過機織、針織、編織或針刺、水刺法等非織造技術(shù)得到人造血管的管坯，然后將所述的管坯置于細菌纖維素生物反應(yīng)器中，用支架穿過管坯，支架與管坯之間留有空隙，高溫滅菌后，在反應(yīng)器中倒入無菌的發(fā)酵培養(yǎng)基、接入細菌纖維素生產(chǎn)菌種子液，動態(tài)培養(yǎng)
1-7天后在管坯內(nèi)外表面涂覆ー層納米纖維素膜，即得復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管。所述的細菌纖維素生物反應(yīng)器中，管坯隨著轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，如圖I所示。所述的細菌纖維素生物反應(yīng)器中，管坯上下運動，如圖2所示。所述的支架為棒狀支架。所述的細菌纖維素生產(chǎn)菌為醋酸菌屬(Acetobacter sp.)、葡萄糖酸桿菌屬(Gluconobacter sp·)、葡糖酸醋桿菌屬(Gluconacetobacter sp·)、葡萄糖氧化桿菌(Gluconobacter oxydans)、根瘤菌屬(Rhizobium sp.)、八疊球菌屬(Sarcina sp.)、假單胞菌屬(Pseudomounas sp.)、無色桿菌屬(Achromobacter sp.)、產(chǎn)喊菌屬(Alcaligenessp.)、氣桿菌屬(Aerobacter sp.)、固氣菌屬(Azotobacter sp.)、土壤桿菌屬(Agrobacterium sp.)、洋蔥假單胞菌(Seudomonas cepacia)、空腸彎曲菌(Campylobacterjejuni)、木醋桿菌(Acetobacter xylinum)或紅茶菌(kombucha)。本發(fā)明的設(shè)計方案I)材料依據(jù)使用要求，管坯的材料使用具有生物相容性的醫(yī)用非降解高分子纖維材料。納米纖維素涂層使用細菌發(fā)酵得到的納米纖維素。2)管坯結(jié)構(gòu)設(shè)計管坯的管壁采取機織、針織、編織或非織造結(jié)構(gòu)，通過采用比較合適的紗線排列和 配比、再加上與之相對應(yīng)的加工方式，實現(xiàn)一種人造血管管壁上帶有較大孔隙但結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的織物結(jié)構(gòu)。3.)納米纖維素覆膜基本技術(shù)路線如下將管坯置于細菌纖維素生物反應(yīng)器(如圖I和圖2所示)中，用棒狀支架穿過管坯，棒狀支架與管坯之間留有空隙，高溫滅菌后，在反應(yīng)器中倒入無菌的發(fā)酵培養(yǎng)基，接入細菌纖維素生產(chǎn)菌種子液，置于一定溫度下動態(tài)培養(yǎng)一定時間后在管還內(nèi)外表面涂覆一層納米纖維素膜。本發(fā)明將紡織基的管坯浸在培養(yǎng)液中，細菌產(chǎn)生的納米纖維素在紡織基管坯上以貫穿結(jié)構(gòu)生長形成纖維素涂層，最終形成細菌纖維素涂層的人造血管。納米細菌纖維素在紡織基管坯上直接生長，形成貫穿結(jié)構(gòu)的涂層，克服了上述小口徑血管結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制備困難的問題；管坯為單層紡織基，且為了滿足納米細菌纖維素涂層要求，管坯具有大孔隙和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的性能，得到的小血管管壁更??；納米細菌纖維素涂層是由細菌分泌，以貫穿的形式生長粘附到紡織基管坯上，可通過控制生長時間、生長條件等控制其生長的量和方向，所以涂層量可控且涂層更均勻；納米纖維素涂層具有較高的生物相容性和優(yōu)異的生物力學(xué)性能，且為親水性材料表面自由能低，材料本身不易與血漿蛋白發(fā)生相互作用，防止附壁血栓形成，提高了小口徑人造血管的通暢率。有益效果(I)本發(fā)明的管坯為單層紡織基，具有大孔隙和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的性能，得到的小血管徑向軸向的強伸性能好、管壁更薄更符合小口徑血管的要求；(2)納米細菌纖維素在紡織基管坯上直接生長，形成貫穿結(jié)構(gòu)的涂層，結(jié)構(gòu)簡單、制備容易，涂層與管坯之間的粘附力好，不易剝離；(3)納米細菌纖維素涂層是由纖維素細菌分泌，以貫穿的形式生長粘附到紡織基管坯上，可通過控制生長時間、生長條件等控制其生長的量和方向，所以涂層量和均勻性人為可控；(4)納米細菌纖維素涂層具有較高的生物相容性和優(yōu)異的生物力學(xué)性能，且為親水性材料表面自由能低，材料本身不易與血漿蛋白發(fā)生相互作用，有效防止附壁血栓形成。(5)納米纖維素涂層的人造血管管壁密閉性好，不需要預(yù)凝血，后整理工序可以適當簡化。


圖I為本發(fā)明所用的細菌纖維素生物反應(yīng)器的裝置示意圖(管坯轉(zhuǎn)動);圖2為本發(fā)明所用的細菌纖維素生物反應(yīng)器的裝置示意圖(管坯上下運動)；圖3為實施例I中粘膠纖維管坯涂覆納米纖維素的掃描電鏡照片；圖4為實施例I中紗羅組織的管狀組織的組織圖；圖5為實施例I中纖維素涂層的管壁；圖6為實施例2中緯平針組織的組織圖；其中I-管坯，2-支架(棒狀)，3-轉(zhuǎn)盤，4-培養(yǎng)基液面，5-水浴，6_地經(jīng)，7_絞經(jīng)，8-緯紗，9-細菌纖維素涂層。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明不限于圖I或圖2所示的轉(zhuǎn)動或上下運動的細菌纖維素生物反應(yīng)器，動態(tài)培養(yǎng)的細菌纖維素生物反應(yīng)器均可。實施例I管坯的材料采用50D/12f的粘膠有光絲；經(jīng)緯紗結(jié)構(gòu)為三股合編；管坯組織采用基礎(chǔ)組織為紗羅組織的管狀組織(如圖5所示由地經(jīng)6、絞經(jīng)7和緯紗8編織而成)?？椢飬?shù)經(jīng)密*纟韋密(根/IOcm)為400*100,折徑(mm)為10,總經(jīng)根數(shù)(根)為40?？椩旖M織圖見圖4。選擇木醋桿菌發(fā)酵的纖維素對管坯進行涂層。在生物反應(yīng)器(圖I和2)中發(fā)酵培養(yǎng)1-7天，最終制得細菌纖維素涂層的小口徑人造血管。發(fā)酵培養(yǎng)エ藝(I)菌種培養(yǎng)將木醋桿菌(Acetobacter xyIinum)接入300mL液體培養(yǎng)基(姆1し水中，甘露醇2(^、蛋白胨38、酵母浸膏58，？!13.0，121で滅菌20min ;或葡萄糖200g，酵母浸膏5g，胰蛋白胨5g，檸檬酸115g, Na2HPO4 2. 7g，水1L，ρΗ7· 5，121 °C滅菌20min)擴培，于20°CU00r/min條件下?lián)u床培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)12h后備用；(2)細菌纖維素復(fù)合人造血管的發(fā)酵制備將步驟(I)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到配備有固定了管還材料的生物反應(yīng)器中，然后管還以5-60rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(圖I)或上下運動(圖2)進行擾動培養(yǎng)，于30°C水浴5中動態(tài)培養(yǎng)1-7天后，即可得在管坯內(nèi)外表面涂覆納米細菌纖維素的人造血管，材料的SEM照片見圖3。實施例2管坯的材料采用50D/12f的粘膠有光絲；紗線結(jié)構(gòu)為三股合編；組織采用基礎(chǔ)組織為緯平針組織的針織管狀組織。織物參數(shù)經(jīng)密*緯密(個/5cm)為35*55,針筒直徑(mm)為 6?？椩旖M織圖見圖6。選擇葡萄糖氧化桿菌(Gluconobacter oxydans)發(fā)酵的纖維素對管坯進行涂層。在生物反應(yīng)器(圖I和2)中發(fā)酵培養(yǎng)1-7天，最終制得細菌纖維素涂層的小口徑人造血管。涂覆納米纖維素的人造血管材料的電鏡照片與圖3結(jié)果類似。發(fā)酵培養(yǎng)エ藝
(I)菌種培養(yǎng)將葡萄糖氧化桿菌(Gluconobacter oxydans)接入300mL液體培養(yǎng)基(每IL水中，甘露醇20g、蛋白胨3g、酵母浸膏5g，pH3. 0，121°C滅菌20min ;或葡萄糖200g，酵母浸膏 5g，胰蛋白胨 5g，檸檬酸 115g，Na2HPO4 2. 7g，水 1L，pH7. 5，121 °C滅菌20min)擴培，于20°C、100r/min條件下?lián)u床培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)12h后備用；(2)細菌纖維素復(fù)合人造血管的發(fā)酵制備將步驟(I)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到配備有固定了管還材料的生物反應(yīng)器中，然后管還以5-60rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(圖I)或上下運動(圖2)進行擾動培養(yǎng)，于30°C水浴5中動態(tài)培養(yǎng)1-7天后，即可得在管坯內(nèi)外表面涂覆納米細菌纖維素的人造血管。實施例3
管坯的紗線采用50D/12f的粘膠有光絲；組織采用基礎(chǔ)組織為繩編管狀組織?？椢飬?shù)紗管個數(shù)為32,芯筒直徑(mm)為6。選擇紅茶菌(kombucha)發(fā)酵的纖維素對管坯進行涂層。在生物反應(yīng)器(圖I和
2)中發(fā)酵培養(yǎng)1-7天，最終制得細菌纖維素涂層的小口徑人造血管。涂覆納米纖維素的人造血管材料的電鏡照片與圖3結(jié)果類似。發(fā)酵培養(yǎng)工藝(I)菌種培養(yǎng)將紅茶菌(kombucha)按接入5片直徑0. 5cm圓片含菌BC膜的接種量接入300mL液體種子培養(yǎng)基(每IL水中，綠茶5g，葡萄糖10、蛋白胨3g、酵母浸膏5g，pH3. 0,巴氏滅菌30min ;每IL水中，葡萄糖100g、蛋白胨3g、酵母浸膏5g,pH7. 5,121°C滅菌20min)擴培，于25°C、150r/min條件下?lián)u床培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)24h后備用；(2)細菌纖維素復(fù)合人造血管的發(fā)酵制備將步驟(I)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到配備有固定了管還材料的生物反應(yīng)器中，然后管還以5-60rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)(圖I)或上下運動(圖2)進行擾動培養(yǎng)，于30°C水浴5中動態(tài)培養(yǎng)1-7天后，即可得在管坯內(nèi)外表面涂覆納米細菌纖維素的人造血管。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管，該人造血管包括紡織基的管坯(I)和納米纖維素涂層(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管，其特征在于所述管坯(I)的管壁結(jié)構(gòu)為機織、針織、編織或非織造。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管，其特征在于所述管坯(I)的材料為具有生物相容性的醫(yī)用高分子纖維材料。
4.一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管的制備方法，包括 通過機織、針織、編織或非織造得到人造血管的管坯(I)，然后將所述的管坯置于細菌纖維素生物反應(yīng)器中，用支架(2)穿過管坯(1)，支架(2)與管坯(I)之間留有空隙，高溫滅 菌后，在反應(yīng)器中倒入無菌的發(fā)酵培養(yǎng)基、接入細菌纖維素生產(chǎn)菌種子液，動態(tài)培養(yǎng)1-7天后在管坯內(nèi)外表面涂覆一層納米纖維素膜，即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管的制備方法，其特征在于所述的細菌纖維素生物反應(yīng)器中，管坯(I)隨著轉(zhuǎn)盤(3)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)小口徑人造血管的制備方法，其特征在于所述的細菌纖維素生物反應(yīng)器中，管坯(I)上下運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管的制備方法，其特征在于所述的支架(2)為棒狀或管狀支架。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管的制備方法，其特征在于所述的細菌纖維素生產(chǎn)菌為醋酸菌屬(Acetobacter sp.)、葡萄糖酸桿菌屬(Gluconobacter sp.)、葡糖酸醋桿菌屬(Gluconacetobacter sp.)、葡萄糖氧化桿菌(Gluconobacter oxydans)、根瘤菌屬(Rhizobium sp.)、八疊球菌屬(Sarcina sp.)、假單胞菌屬(Pseudomounas sp.)、無色桿菌屬(Achromobacter sp.)、產(chǎn)喊菌屬(Alcaligenes sp.)、氣桿菌屬(Aerobactersp.)、固氮菌屬(Azotobacter sp. )、土壤桿菌屬(Agrobacterium sp.)、洋蔥假單胞菌(Seudomonas cepacia)、空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni)、木醋桿菌(AcetobacterxyIinum)或紅茶菌(kombucha)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合結(jié)構(gòu)人造血管及其動態(tài)制備方法，該人造血管包括紡織基的管坯(1)和納米纖維素涂層(9)；制備方法包括通過機織、針織、編織或水刺等非織造技術(shù)得到人造血管的管坯(1)，然后將所述的管坯置于細菌纖維素生物反應(yīng)器中，用支架(2)穿過管坯(1)，支架(2)與管坯(1)之間留有空隙，高溫滅菌后，在反應(yīng)器中倒入無菌的發(fā)酵培養(yǎng)基、接入細菌纖維素生產(chǎn)菌種子液，動態(tài)培養(yǎng)后在管坯內(nèi)外表面涂覆一層納米纖維素膜，即得。本發(fā)明的小血管徑向軸向的強伸性能好、管壁薄符合小口徑血管的要求，管壁密閉性好，不需要預(yù)凝血；本發(fā)明的制備方法簡單，納米細菌纖維素涂層生物相容性和生物力學(xué)性能好。
文檔編號A61F2/06GK102641161SQ20121012109
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者唐水佳, 李毓陵, 洪楓, 王聰 申請人:東華大學(xué)