一种小口径仿生人工血管及其制备方法

本申请涉及生物医药，尤其涉及一种小口径仿生人工血管及其制备方法。

背景技术：

1、心血管疾病和外周动脉疾病在药物治疗或介入治疗难以满足治疗需求时，通常需要通过血管重建恢复病变部位的血流。自体动脉或静脉由于具有较好的生物相容性和力学性能，通常是血管移植的优选材料，但部分患者存在可供移植的自体血管不足、质量不佳或者不适于使用等情况，因此人工血管具有重要的临床应用价值。现有膨体聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等人工血管在较大口径血管置换中能够获得一定应用，但当人工血管内径小于约6mm时，受低流量血流动力学、血小板激活、内膜增生等因素影响，容易发生血栓形成和管腔闭塞，小口径人工血管的长期通畅性仍有待改善。

2、聚己内酯（polycaprolactone，pcl）具有良好的可加工性和可降解性，可通过静电纺丝形成多孔管状纤维支架，并为细胞浸润和细胞外基质重建提供结构基础。然而，pcl表面相对疏水且生物惰性较强，难以主动调控血液-材料界面和组织-材料界面的生物学反应，可能出现内皮化不足、管腔狭窄、钙化以及组织重塑异常等问题。

3、为了改善人工血管的表面性能，现有技术已尝试在人工血管表面引入肝素、血管内皮生长因子、内皮细胞黏附肽、一氧化氮生成组分以及抗污组分等，以降低血栓形成、促进内皮细胞募集或者调节炎症反应。然而，部分表面改性体系主要针对移植物整合过程中的单一阶段或单一生物学问题，难以同时兼顾早期抗血栓、抗氧化、内皮修复以及后续炎症调控和组织重塑等需求；此外，部分改性方式需要多步骤共价反应，或者依赖稳定性有限的生物活性因子，在化学惰性且表面拓扑结构复杂的电纺纤维支架上还可能存在固定过程复杂或表面滞留能力不足等问题。

4、因此，现有技术仍需要一种适用于小口径人工血管的表面改性方案，使其能够在保持人工血管原有管状纤维支架结构的基础上改善血液-材料界面和组织-材料界面的生物学性能，并兼顾血液相容性、氧化应激调控、内皮化以及植入后的炎症调节和组织重塑，以改善小口径人工血管的通畅性和组织整合表现。

技术实现思路

1、鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种小口径仿生人工血管及其制备方法，用于解决现有小口径人工血管表面生物活性不足，以及现有表面改性方式难以在保持管状纤维支架结构的基础上兼顾血液相容性、氧化应激调控、内皮化、炎症调节和组织重塑的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种小口径仿生人工血管，包括由多个聚己内酯纤维形成并围成管腔的聚己内酯管状纤维基体以及形成于所述聚己内酯管状纤维基体的至少部分表面的杂化膜层；其中，所述杂化膜层包括牛血清白蛋白组装结构和硫酸乙酰肝素组分；所述牛血清白蛋白组装结构由经还原处理并发生构象重排的牛血清白蛋白在所述聚己内酯纤维的表面组装形成；所述硫酸乙酰肝素组分与组装于所述聚己内酯纤维表面的所述牛血清白蛋白发生共组装，以在所述聚己内酯纤维表面形成蛋白质-糖胺聚糖杂化界面。

3、本申请第二方面提供一种小口径仿生人工血管的制备方法，包括以下步骤：提供聚己内酯管状纤维基体，所述聚己内酯管状纤维基体由聚己内酯纤维形成；对牛血清白蛋白进行还原处理，使所述牛血清白蛋白的至少部分分子内二硫键发生还原并发生构象重排；使经还原处理的所述牛血清白蛋白与所述聚己内酯管状纤维基体接触，使所述牛血清白蛋白在所述聚己内酯纤维的表面发生组装；随后引入硫酸乙酰肝素，使所述硫酸乙酰肝素与组装于所述聚己内酯纤维表面的牛血清白蛋白共组装，以在所述聚己内酯纤维表面形成蛋白质-糖胺聚糖杂化界面。

4、综上所述，本申请提供的小口径仿生人工血管及其制备方法，通过采用由多个聚己内酯纤维形成并围成管腔的聚己内酯管状纤维基体，并在所述聚己内酯管状纤维基体的至少部分表面形成杂化膜层，使得能够在保留聚己内酯管状纤维基体原有管状纤维支架结构的基础上对聚己内酯纤维表面进行界面功能化，从而兼顾人工血管的结构基础与表面生物学性能改善；通过对牛血清白蛋白进行还原处理并使其发生构象重排，进而使经还原处理的牛血清白蛋白在聚己内酯纤维表面发生组装，使得能够在表面拓扑结构复杂且生物活性相对不足的聚己内酯纤维表面形成牛血清白蛋白组装结构，为后续功能组分在聚己内酯纤维表面的进一步引入提供蛋白质组装界面；通过在所述牛血清白蛋白已经组装于聚己内酯纤维表面的基础上进一步引入硫酸乙酰肝素，并使所述硫酸乙酰肝素与所述牛血清白蛋白发生共组装，使得能够在聚己内酯纤维表面形成同时包括蛋白质组分和糖胺聚糖组分的蛋白质-糖胺聚糖杂化界面，从而构建具有蛋白质组分和糖胺聚糖组分的仿生表面微环境。根据本申请实施例的体外及体内评价结果，所述杂化界面在血液接触、氧化应激调控、内皮细胞相关响应、炎症相关响应以及植入后组织重塑等方面表现出相应的生物学性能，并有利于改善小口径人工血管的通畅性及组织整合表现。

1.一种小口径仿生人工血管，其特征在于，包括由多个聚己内酯纤维形成并围成管腔的聚己内酯管状纤维基体以及形成于所述聚己内酯管状纤维基体的至少部分表面的杂化膜层；其中：

2.根据权利要求1所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述管腔的内径小于或等于6mm。

3.根据权利要求2所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述管腔的内径为1～3mm，所述聚己内酯管状纤维基体的管壁厚度为150～200μm。

4.根据权利要求1所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述聚己内酯纤维为静电纺丝纤维，多个所述聚己内酯纤维相互交错形成具有孔隙的管状纤维网络结构。

5.根据权利要求1所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述杂化膜层沿所述聚己内酯纤维的表面分布，并形成连续的蛋白质-糖胺聚糖杂化界面。

6.根据权利要求4或5所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述杂化膜层形成于所述聚己内酯纤维的表面，且相邻所述聚己内酯纤维之间存在未被所述杂化膜层填充的孔隙。

7.根据权利要求1所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述牛血清白蛋白组装结构中的牛血清白蛋白经还原处理使至少部分分子内的二硫键发生还原，并形成暴露的自由巯基。

8.根据权利要求7所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，所述还原处理采用三(2-羧乙基)膦盐酸盐作为还原剂。

9.根据权利要求7所述的小口径仿生人工血管，其特征在于，经x射线光电子能谱分析，所述杂化膜层的s2p谱中同时具有归属于还原态含硫物种的第一类s2p信号以及归属于所述硫酸乙酰肝素中硫酸化基团的第二类s2p信号。

10.一种小口径仿生人工血管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在所述硫酸乙酰肝素与所述牛血清白蛋白共组装后，对所得聚己内酯管状纤维基体进行清洗，以去除未结合的牛血清白蛋白和硫酸乙酰肝素。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述聚己内酯管状纤维基体采用静电纺丝工艺制备，并通过旋转圆柱收集器收集所述聚己内酯纤维，使多个所述聚己内酯纤维相互交错形成所述聚己内酯管状纤维基体。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，将聚己内酯溶解于二氯甲烷和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶剂中形成静电纺丝液；其中，所述二氯甲烷与所述n,n-二甲基甲酰胺的体积比为3:1，所述静电纺丝液中聚己内酯的浓度为10%～15%（w/v）。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为12～18kv，所述静电纺丝液的流速为0.5～1.0ml/h，静电纺丝针头与所述旋转圆柱收集器之间的距离为10～15cm。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝采用21g针头，所述旋转圆柱收集器的直径为2mm、转速为100r/min，静电纺丝时间为30min，静电纺丝环境的温度为30℃、相对湿度为50%。

16.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在对所述牛血清白蛋白进行还原处理的步骤中，所述牛血清白蛋白的浓度为2mg/ml，所述还原处理采用的还原剂为三(2-羧乙基)膦盐酸盐，所述还原剂的浓度为50mm；将所述牛血清白蛋白与所述还原剂在37℃下反应2h，并且在反应过程中每间隔30min进行一次涡旋混合。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，将经所述还原处理后的牛血清白蛋白转移至截留分子量为1000da的透析袋中，在4℃条件下透析12～16h，并在透析过程中至少更换3次透析液，以去除低分子量组分。

18.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，在形成所述蛋白质-糖胺聚糖杂化界面的步骤中，将所述聚己内酯管状纤维基体浸入浓度为1mg/ml的经还原处理的牛血清白蛋白溶液中，使所述牛血清白蛋白与所述聚己内酯纤维表面接触并发生组装，随后加入浓度为1mg/ml的硫酸乙酰肝素溶液，所述牛血清白蛋白溶液与所述硫酸乙酰肝素溶液的体积比为1:1，并在搅拌条件下反应1h；反应完成后，采用磷酸盐缓冲盐水进行洗涤，以去除未结合的牛血清白蛋白和硫酸乙酰肝素。