涤纶人造血管交联技术的研究

上海契斯特医疗科技公司(上海， 201400)

目前临床使用的人造血管主要由几种不同的材料制造，包括涤纶、ePTFE、涤纶+涂层材料、金属支架血管等。其中，使用最多的材料是涤纶材料制作的人造血管，无论是单纯的涤纶血管、涤纶+涂层的血管或金属支架血管， 其主要基材都是涤纶。这表明在临床使用中涤纶材料已经被广泛接受，成为植入器械的一种标准使用材料。涤纶人造血管，具有一定的孔隙率使得人体的血管内膜细胞能十分迅捷地长入，并在短期内形成光滑的血管内膜，成为血管置换术中不可缺忽替代品。但由于孔隙率的缘故， 在大血管置换时， 往往需要在临床前进行预凝操作，有时候也会因为预凝手法的差异导致术中、术后失血，增加患者风险。因而目前临床上选用更多的是有涂层的人造血管。 而这些有涂层的人造血管全部是进口产品。它们通过明胶、牛胶原或白蛋白等事先进行了涂层，经灭菌后包装成品，可以在临床时直接使用， 在使用中能够保持良好的通畅性和非渗性。但是近来有学者也对这些经过事先处理过的涂层血管的使用产生疑问，譬如用化学方法交联后是否存在甲醛或者戊二醛残留，这些残留是否会对人体产生长期性的释放从而影响愈合。为验证不同的交联产生的效果，我们以契斯特的涤纶人造血管作为基材，以白蛋白热交联法(该法为契斯特公司推荐的临床前的预凝方法)、戊二醛交联法以及京尼平等植物提取物交联法进行了对比研究。通过研究来找到更适合于涤纶人造血管通过白蛋白涂层的交联方法。对国产涂层人造血管商品化做些基础研究。

1 材料与方法

1.1材料

1.1.1 涤纶人造血管

由上海契斯特医疗科技公司提供，直径为10 mm的直型血管共10根，长度均为自然状态下150 mm，管壁厚度平均为0.35 mm。在16 kPa压力下渗水率分别平均为320±10 mL/cm2.min、322±10 mL/cm2.min与316±10 mL/cm2.min。

1.1.2 人血白蛋白

奥克特珐玛药剂生产有限公司产品。生产批号是A045D6661,其人血白蛋白浓度为19.2%，总蛋白含量为20%。

1.1.3 京尼平(批号111029，纯度98%)、儿茶素(批号111102，纯度98%)、原花青素(批号110923，纯度95%)均为上海融禾医药科技有限公司产品。

1.1.4 其他化学试剂包括甘油、山梨醇、酒精等，均为分析纯级，从上海化学试剂商店采购。

1.2方法

1.2.1 将20%比例人血白蛋白以本公司生产的注射用水稀释至10%后备置。

1.2.2 取人造血管10根，每根分三段，每段长50 mm。每种交联方式选用6段人造血管。

1.2.3 热交联按契斯特人造血管包装说明中的规定的方法，即白蛋白经高压蒸汽131℃灭菌3 min。

1.2.4 戊二醛交联，将人造血管浸入以0.03%戊二醛中3 min,取出自由晾干。

1.2.5 京尼平、儿茶素、原花青素交联，将人造血管浸入均为0.02%浓度的浸涂液中，3 min,取出自由晾干。

2 试验内容

2.1形态学观察用双目生物显微镜(XSP-2C型，精密科学仪器有限公司)，观察涂层后的管壁效果。

2.2渗水率检测按YY0500中的8.3.3.1进行。

2.3涂层材料占重采用重量分析方法测定，使用万分级分析电子天平(由上海精密科学仪器有限公司，型号TG328A(S))。 涂层前称重为W1，涂层后称重为W2，则涂层材料占重=W2-W1。

2.4力学测试我们通常接YY0500中的8.3.5.2和8.5.3.2进行。测量纵向和横向的断裂强度。测试仪器为南通宏大实验仪器有限公司生产的断力强度测试仪,型号HD026，拉伸速度为10 cm/min。

2.5统计学处理用SPSS19.0版软件进行资料的统计学处理，各项数据采用均值、标准差的形式表示，P<0.01为差异有统计学意义。

3 制备

3.1制备公用血管

用相同的方法制备公用血管供试验用。用白蛋白配置液与8%甘油和1.5%山梨醇混合液混合，搅拌均匀，将三种规格的每50 mm一段的血管浸泡入玻璃容器中15 min，然后放入震荡器中进行5 min震荡，随后取出再放置10 min后将血管取出放入干燥进行60℃烘干2 h，再将它取出重复浸泡，浸泡2 h后取出置烘箱60℃烘干2 h。

3.2五种不同方式的交联

3.2.1 热交联白蛋白涤纶人造血管的制备

从烘箱中取出后装在不同直径的不锈钢管上，尺寸较松，然后将管子竖起，用缝线将一端血管缝挂在不锈钢管朝上的一端(已经打孔可以穿线)，最后将其入高压灭菌锅中进行131℃灭菌3 min(使用的是上海博迅高压蒸汽灭菌器，型号为YXQ-LS-75G)

3.2.2 戊二醛白蛋白涤纶人造血管的制备 取出将其投入已经配制好的0.03%戊二醛溶液中3 min，3 min内由试验人员不停翻动血管，随后取出沥干。

3.2.3 京尼平、儿茶素、原花青素白蛋白涤纶人造血管的制备

取出将其投入已经配制好的0.01%京尼平溶液、儿茶素溶液和原花青素溶液中各自3 min，3min内由试验人员不停翻动血管，随后取出沥干。

4 实验结果

4.1形态学观察

从40倍显微镜下观察各涂层的的图像如图1 所示。有涂层的人造血管在纤维之间明显有涂层，丝与丝之间无可见孔隙。但我们发现以热交联(蒸汽法)交联后的人造血管表面更柔顺且胶原的质感更强。而其他二种交联方式中戊二醛交联会有明显变淡黄色，京尼平交联后会有稍稍变蓝色，表面质感稍差。后二者的手感均较差，表现为硬度偏高。

最后，利用简单算术平均法求出29个细分行业2010—2016年的指数计算主成分平均值及指数计算综合得分平均值（见表5）。

4.2渗水量和涂层材料重量

渗水量空白均值为170，方差为124；涂层材料重量空白对照组均值为1.04克，方差为0.001 264。

图1 40X涂层显微镜图像Fig.1 40 X coating microscopic image

4.3力学检测纵向断裂强度空白均值为329.95 N，方差为51.02。顶破强度空白均值为339.3N，方差为47.64。采用F检验，a=0.01，统计学P值无意义。

5 结论

5.1不同交联方法的涂层力学性能比较，见表1。

表1不同交联方法涂层的力学性能
Tab.1MechanicalPropertiesofdifferentcrosslinkingmethodsforcoating

检测内容 方法 渗水量(ml/cm2.min.16KPa)纵向断裂强度(N)顶破强度(N)涂层重量(g)均值标准差均值标准差均值标准差均值标准差0.03%戊二醛4.901.14327.408.32341.308.681.0880.0640.02%原花青素5.801.25329.458.24340.007.951.1760.0570.02%儿茶素2.800.75326.47.44343.008.801.1790.0730.02%京尼平5.100.95329.308.44346.309.091.1980.064蒸气热交联0.600.8329.508.02344.608.431.3610.041

5.2约定a=0.01，F0.99(4,45)为3.83，则可以看出涂层后断裂强度和顶破强度的改善是不显著的，即涂层不影响其物理强度。尽管克重的改变从P值来看也不明显，然而渗水量下降是显著的，说明涂层后的血管在这方面的改善明显。

5.3戊二醛法处理后其均值较其他处理方法的重量增加最少。热交联(蒸气法)处理后的重量均值较其他处理方法增加最多。热交联(蒸气法)处理后重量增加的方差最小，即改变量的大小最稳定。除热交联(蒸气法)外的其他四组处理后重量改变方差都较大，说明这四种处理方法对净重的影响不稳定。

5.5从上述5组处理方法实现的渗水量改变量的方差比较中可以看出热交联(蒸气法)较其他组明显地小，即蒸法这种处理方法对渗水性的改变较为稳定。本次试验说明了热交联(蒸气法)进行胶原涂层是一种较为理想的涂层方式。

6 讨论

6.1本次试验仅证明热交联(蒸气法)涂层目前相对于其他工艺涂层更加有效，但并不表示能够进行商业生产应用。

6.2本次试验中可以看到用戊二醛法处理后虽然可以使涂层重量增加最少，但是重量改变量不稳定以及渗水量减少效果与热交联(蒸气法)处理后效果稍有不如。加上其自身的毒性因素对人工血管植入后带来的生物不良反应性，我们认为应该抛弃以此方法进行胶原涂层处理人工血管。

6.3花青素、儿茶素、京尼平等处理方法从一定意义上拓展了胶原涂层处理工艺的思路，不仅从生物相容性方面， 还从处理后的涂层增重等方面都有所改良。今后应再多次重复此类处理方法，来发掘更优的涂层处理工艺。

6.4热交联(蒸气法)胶原涂层处理方法作为商业化产品，我们不仅仍旧需要重复性实验，摸索最优数据，并且我们还应该在无菌环境下再作一些包装、灭菌后的实验，来讨论对成品上市的包装、存贮以及动物源性、同源性产品对其保存和使用的性能改变。

[1] 黄福华，郑军，孙立忠.生物交联剂京尼平交联牛心包生物支架材料的性能[J].中国生物医学工程,2011,30(2)：282-286.

[2] 吴邦耀，罗卓荆，孟浩.一种新的人工血管涂层及其实验研究[J].北京生物医学工程,2008,27(4)：399-401.

[3] 吴邦耀，罗卓荆，孟浩.胶原-明胶支架材料交联改性的制备及细胞毒性实验研究[J].生物医学工程与临床,2007,11(11)：420-421.

[4] 宋云虎,朱晓东，刘BIN慈.涤纶血管胶原蛋白涂层的实验用度临床研究[J].中华胸心血管外科杂志,1995,11(5)：311-311.