一种表面改性支架及其制备方法

申请号 CN202210155116.7 申请日 2022-02-21 公开(公告)号 CN114683658B 公开(公告)日 2024-03-22
申请人 嘉兴学院; 发明人 孙雯玲; 尹岸林; 侯可晴; 张葵花; 潘海华; 陈董嫣; 臧悦; 颜志勇;
摘要 本 发明 涉及一种表面改性 支架 及其制备方法,支架具有复合层(n层)结构,n层全或不全为I类 静电纺丝 纤维 膜层;至少一个I类静电纺丝纤维膜层的一个表面接枝有功能性物质;制备方法为:采用层层沉积(即分n阶段进行加工)的方法制备具有复合层结构的支架;完成第i阶段的加工得到中间产物后,先对中间产物进行 氨 解‑接枝改性,再进行下一阶段的加工,i为区间[1,n]内的一个、两个或多个正整数;当第1阶段的产物具有中空结构且对第1阶段的产物进行氨解‑接枝改性时,采用或不采用隔 水 导电膜遮住其内表面。本发明的支架可根据需要将功能性物质在特定部位包裹储存,延长作用时间;本发明的方法操作比较简单。
权利要求

1.一种表面改性支架,其特征在于,表面改性支架为管状支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层的内、外表面均接枝有功能性物质,外层的内、外表面均未接枝功能性物质,功能性物质为SNAP;外层的厚度为内层的3 5倍,内层的厚度为50 100微米;I~ ~
类静电纺丝纤维膜层的平均孔径大于0.5微米,I类静电纺丝纤维膜层的材质为合成的高分子聚合物
表面改性支架的制备方法为:首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层I类静电纺丝纤维膜,然后对I类静电纺丝纤维膜进行解‑接枝改性,最后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
氨解‑接枝改性的过程为:先将I类静电纺丝纤维膜置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
2.一种表面改性支架,其特征在于,表面改性支架为管状支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有功能性物质,外层的内、外表面均未接枝功能性物质,功能性物质为抑制平滑肌细胞过度生长的物质;外层的厚度为内层的0.8 1.5倍,内~
层的厚度为200 300微米;I类静电纺丝纤维膜层的平均孔径大于0.5微米,I类静电纺丝纤~
维膜层的材质为合成的高分子聚合物;
表面改性支架的制备方法为:首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层I类静电纺丝纤维膜,圆柱体的周面完全包裹隔导电膜,然后连同隔水导电膜一起取下I类静电纺丝纤维膜后,对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性,最后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
氨解‑接枝改性的过程为:先将I类静电纺丝纤维膜置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
3.一种表面改性支架,其特征在于,表面改性支架为管状支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有功能性物质,外层仅外表面接枝有功能性物质,功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够发挥作用的物质;外层的厚度为20 60微~
米,内层的厚度为300 500微米;I类静电纺丝纤维膜层的平均孔径大于0.5微米,I类静电纺~
丝纤维膜层的材质为合成的高分子聚合物;
表面改性支架的制备方法为:首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成第一层I类静电纺丝纤维膜,圆柱体的周面完全包裹隔水导电膜,然后连同隔水导电膜一起取下第一层I类静电纺丝纤维膜后,对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性,接着在不去除隔水导电膜的前提下继续在第一层I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成第二层I类静电纺丝纤维膜得到含隔水导电膜的中间产物,最后对含隔水导电膜的中间产物进行氨解‑接枝改性后去除隔水导电膜,即得表面改性支架;
氨解‑接枝改性的过程为:先将第一层I类静电纺丝纤维膜或含隔水导电膜的中间产物置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
4.一种表面改性支架,其特征在于,表面改性支架为管状支架,复合层共3层,内层和外层均为I类静电纺丝纤维膜层,中间层为II类静电纺丝纤维膜层或无孔的浇筑层;内层的内、外表面均接枝有功能性物质,外层的内、外表面均未接枝功能性物质,II类静电纺丝纤维膜层和无孔的浇筑层的表面均未接枝功能性物质,功能性物质为SNAP;外层的厚度为100
300微米,中间层的厚度为50 120微米,内层的厚度为100 300微米;I类静电纺丝纤维膜层~ ~ ~
的平均孔径大于0.5微米,II类静电纺丝纤维膜层的平均孔径≤0.5微米;I类静电纺丝纤维膜层的材质为合成的高分子聚合物;
表面改性支架的制备方法为:首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层I类静电纺丝纤维膜,然后对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性,接着在I类静电纺丝纤维膜的外表面通过静电纺丝形成II类静电纺丝纤维膜,或者通过涂层形成无孔的浇筑层,最后在II类静电纺丝纤维膜或无孔的浇筑层的外表面进行静电纺丝形成另一层I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
氨解‑接枝改性的过程为:先将I类静电纺丝纤维膜置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。

说明书全文

一种表面改性支架及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物医用材料技术领域,涉及一种表面改性支架及其制备方法。

背景技术

[0002] 高分子聚合物在医学上的应用一般要求加工材料具有可功能化的活性位点,比如血管、心脏瓣膜支架要求材料有抗血栓、促血管细胞生长、抗炎等功能;敷料要求制备的材料具有抗菌功能;导管材料要求其表面与组织接触的地方具有润滑特性,同时具有抗粘附等功能。
[0003] 然而合成的高分子聚合物材料如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚酯(PU)等等比较难以功能化,因为这些合成的高分子聚合物材料一般都没有活性基团,因此难以直接在其表面进行功能化改性,这也限制了其在医疗器械中的应用范围。
[0004] 为解决上述问题,现有技术常采用在由合成的高分子聚合物材料制得的医疗器械的表面涂层、喷涂或包埋负载上特定的药物的方式赋予医疗器械一定的功能,或采用对由合成的高分子聚合物材料制得的医疗器械进行表面接枝改性的方式赋予医疗器械一定的功能。
[0005] 涂层法有一个比较常见的问题,就是涂层容易脱落,这会导致器械功能下降,最严重的是涂层碎片的脱落如果进入血液循环则会导致血栓等不良事件发生;喷涂或包埋法则存在药物的释放速度难以控制的问题,一般会在使用初期出现突释,中间药物释放速度慢,后期材料降解的时候药物也会大量的释放,这些特性会带来很多副作用,让机体功能紊乱,同时也会出现药物的释放与组织的需求量不匹配;相对而言,表面接枝改性法具有独特的优势,能够解决涂层、喷涂或包埋法存在的问题,然而表面接枝改性法目前也存在一些待改进的地方,主要为:(1)表面接枝改性法只适合特定形状的医疗器械,表面接枝改性法多为等离子体改性接枝方法,只能对片状、球状医疗器械的表面进行接枝改性,难以对管状医疗器械的内表面进行接枝改性;(2)表面接枝改性法接枝的功能性物质或基团有限,不能储存活性功能,因此改性表面不能长时间发挥作用。
[0006] 因此,研究一种能够解决上述问题的表面改性支架极具意义。

发明内容

[0007] 本发明的目的是解决现有技术中存在的问题,提供一种表面改性支架及其制备方法。
[0008] 为达到上述目的,本发明采用的方案如下:
[0009] 一种表面改性支架,具有复合层结构,复合层共n层,n≥2;
[0010] n层全为I类静电纺丝纤维膜层,或者,n层的一部分为I类静电纺丝纤维膜层,另一部分为II类静电纺丝纤维膜层和/或无孔的浇筑层;I类静电纺丝纤维膜层的平均孔径大于0.5微米,II类静电纺丝纤维膜层的平均孔径≤0.5微米,II类静电纺丝纤维膜层的纤维的直径为100~300nm;
[0011] I类静电纺丝纤维膜层的材质为合成的高分子聚合物;
[0012] 至少一个I类静电纺丝纤维膜层的一个表面接枝有功能性物质,功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够发挥作用的物质;II类静电纺丝纤维膜层和无孔的浇筑层的表面均未接枝功能性物质。
[0013] 作为优选的技术方案:
[0014] 如上所述的一种表面改性支架,I类静电纺丝纤维膜层的厚度为50~500微米,II类静电纺丝纤维膜层的厚度为60~120微米,无孔的浇筑层的厚度为50~100微米,需注意,此处的厚度都是指单层的厚度。
[0015] 如上所述的一种表面改性支架,I类静电纺丝纤维膜层的材质为聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸己内酯嵌段共聚物(PLCL)、聚氨酯(PU)或对二环己(PDO),也可以为其它脂肪族聚合物,此处不再一一列举;II类静电纺丝纤维膜层的材质为聚乳酸乙醇酸(PLGA)或聚乙醇酸(PGA);无孔的浇筑层的材质为透明质酸凝胶或海藻酸凝胶。
[0016] 如上所述的一种表面改性支架,功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够释放出活性物质的物质,或者为在表面改性支架接触组织液后能够在原位发挥作用的物质。
[0017] 如上所述的一种表面改性支架,功能性物质为带羧基的物质或带氨基的物质。
[0018] 如上所述的一种表面改性支架,带羧基的物质为SNAP(亚硝基乙酰青霉胺)、肝素、肝素/X、阿司匹林、诺氟沙星、吲哚美辛、普生、布洛芬、丹酚酸、丹参素、瑞巴派特或头孢菌素,其中肝素/X为通过静电作用结合物质X的肝素;带氨基的物质为氨基糖苷类药物。
[0019] 如上所述的一种表面改性支架,物质X为性纤维细胞生长因子(bFGF)、酸性纤维细胞生长因子(aFGF)、内皮细胞生长因子(VEGF)、表皮生长因子样生长因子(EGF)、星状神经质细胞生长因子(AGF)或肝素结合蛋白(HBP);氨基糖苷类药物为庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星、奈替米星、小诺米星、异帕米星或依替米星。
[0020] 如上所述的一种表面改性支架,表面改性支架为管状支架。
[0021] 本发明还提供一种表面改性支架的制备方法,采用层层沉积的方法制备具有复合层结构的支架,复合层共n层,n≥2;
[0022] 层层沉积是指分n阶段进行加工,后一阶段是在前一阶段的产物上继续进行加工的;
[0023] 每一阶段的加工为静电纺丝或涂层,静电纺丝的产物为I类静电纺丝纤维膜层或II类静电纺丝纤维膜层,涂层的产物为无孔的浇筑层;具体地,每一阶段的加工都为静电纺丝,产物都为一个I类静电纺丝纤维膜层;或者,每一阶段的加工都为静电纺丝,一部分产物为一个I类静电纺丝纤维膜层,另一部分产物为一个II类静电纺丝纤维膜层;或者,一部分阶段的加工为静电纺丝,产物为I类静电纺丝纤维膜层,另一部分阶段的加工为涂层,产物为无孔的浇筑层;或者,一部分阶段的加工为静电纺丝,产物为I类静电纺丝纤维膜层,一部分阶段的加工为静电纺丝,产物为II类静电纺丝纤维膜层,另一部分阶段的加工为涂层,产物为无孔的浇筑层;
[0024] 完成第i阶段的加工得到中间产物后,先对中间产物进行氨解‑接枝改性,再进行下一阶段的加工,i为区间[1,n]内的一个、两个或多个正整数,中间产物为由前i阶段的产物构成的整体;当第1阶段的产物具有中空结构且对第1阶段的产物进行氨解‑接枝改性时,采用或不采用隔导电膜遮住其内表面,隔水导电膜即同时具有隔水性能和导电性能的膜,其隔水性能可以保证支架被遮住的表面不发生氨解‑接枝改性,其导电性能可以在静电纺丝时导走静电,由于箔纸较为常见,因为本发明中优选锡箔纸为隔水导电膜;
[0025] 氨解‑接枝改性的过程为:先将中间产物置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接;
[0026] 本发明可以根据组织修复过程的需要,在支架的特定部位进行特定功能性物质的接枝功能化,也可以在支架的不同部位接枝不同功能性物质发挥特有功能,然后将功能性物质储存,纤维膜可以是双层或多层,并且在功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够释放出活性物质的物质时根据需要来控制释放的方向,其中为了严格控制活性物质释放的方向,也可以根据需要,在特定部位加入隔离层(可以是孔径非常小的静电纺丝纤维膜层,也可以是无孔的浇筑层等)。
[0027] 本发明的表面改性支架的结构多变,现示例性地给出四种表面改性支架的结构,并对其制备方法进行具体阐述。
[0028] 第一种:
[0029] 一种表面改性支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层的内、外表面均接枝有功能性物质,外层的内、外表面均未接枝功能性物质;外层的厚度为内层的3~5倍,内层的厚度为50~100微米;对于血管支架等材料而言,功能性物质一般是在血管支架内腔发挥作用,外壁接上的功能性物质如果没有遮挡,则功能性物质不能在靶向位置发挥作用,从而严重影响支架的功能,本发明的支架中,内层的内、外表面均接枝有功能性物质,内层的外表面接枝的功能性物质被外层紧紧包裹起来,该部分的功能性物质可成为储蓄药物库,延长作用时间。
[0030] 与上述表面改性支架对应的一种表面改性支架的制备方法,首先以圆柱体(除了圆柱体以外,还可以是类似圆柱体的结构,也可以是其他柱状结构,下同)为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层I类静电纺丝纤维膜,然后从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性,最后将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架,继续纺丝增加了纤维膜层的厚度,并且第二层I类静电纺丝纤维膜是第一层I类静电纺丝纤维膜厚度的好几倍,当功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够释放出活性物质的物质时,第二层I类静电纺丝纤维膜阻隔了活性物质向管的外壁释放,并且管壁外的组织液也难以透过第二层I类静电纺丝纤维膜达到接枝功能性物质的薄层位点;
[0031] 氨解‑接枝改性的过程为:先将I类静电纺丝纤维膜置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
[0032] 作为优选的技术方案:
[0033] 如上所述的制备方法,二元胺/醇溶液中二元胺与醇的质量体积比为1~10g/100ml;二元胺为乙二胺和/或己二胺,醇为乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种以上;氨解反应的温度为50~80℃,时间为1~20min;氨解后,对产物先在室温下用去离子水漂洗3~4小时至除去游离的二元胺,再在氮气下干燥。
[0034] 如上所述的制备方法,利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接的具体过程为:将氨解反应的产物、功能性物质与交联剂溶液混合后进行交联反应;功能性物质与交联剂‑5 ‑2
的质量比为10 ~10 :1;氨解反应的产物上的活性氨基与功能性物质上的氨基或羧基的摩尔比为1:1;功能性物质为带羧基的物质时,交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂溶液的浓度为5~20wt%;功能性物质为带氨基的物质时,交联剂为戊二,交联剂溶液的浓度为0.5~2wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5~1h。
[0035] 第二种:
[0036] 一种表面改性支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有功能性物质,外层的内、外表面均未接枝功能性物质;外层的厚度为内层的0.8~1.5倍,内层的厚度为200~300微米;本发明的支架中,内层与外层的厚度接近,功能性物质在支架管壁的中间位置储存起来,因此,功能性物质在支架管壁的中间位置对组织发挥作用,当功能性物质为抑制平滑肌细胞(血管组织的中间层细胞)过度生长的物质时,本发明的支架在植入体内后,可在新生血管组织生成过程中控制平滑肌细胞的增殖速度,进而防止血管支架出现内膜增生问题。
[0037] 与上述表面改性支架对应的一种表面改性支架的制备方法,首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层I类静电纺丝纤维膜,圆柱体的周面完全包裹隔水导电膜,然后连同隔水导电膜一起从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后,对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性(在此过程中隔水导电膜紧贴I类静电纺丝纤维膜的内表面,避免了其内表面发生氨解‑接枝改性),最后连同隔水导电膜一起将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0038] 氨解‑接枝改性的过程为:先将I类静电纺丝纤维膜置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
[0039] 作为优选的技术方案:
[0040] 如上所述的制备方法,二元胺/醇溶液中二元胺与醇的质量体积比为1~10g/100ml;二元胺为乙二胺和/或己二胺,醇为乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种以上;氨解反应的温度为50~80℃,时间为1~20min;氨解后,对产物先在室温下用去离子水漂洗3~4小时至除去游离的二元胺,再在氮气下干燥。
[0041] 如上所述的制备方法,利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接的具体过程为:将氨解反应的产物、功能性物质与交联剂溶液混合后进行交联反应;功能性物质与交联剂‑5 ‑2
的质量比为10 ~10 :1;氨解反应的产物上的活性氨基与功能性物质上的氨基或羧基的摩尔比为1:1;功能性物质为带羧基的物质时,交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂溶液的浓度为5~20wt%;功能性物质为带氨基的物质时,交联剂为戊二醛,交联剂溶液的浓度为0.5~2wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5~1h。
[0042] 第三种:
[0043] 一种表面改性支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有功能性物质,外层仅外表面接枝有功能性物质;外层的厚度为20~60微米,内层的厚度为300~500微米;本发明的支架中,一部分功能性物质位于支架管壁的外部,另一部分功能性物质在支架管壁的中间位置储存起来,作为药物储蓄库,这样一来,当功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够释放出活性物质的物质时,功能性物质更容易向支架的外部释放活性物质发挥作用,比如接枝的特定功能性物质可以释放抑制大量的成纤维细胞的入侵的活性物质,避免支架和组织的纤维化。
[0044] 与上述表面改性支架对应的一种表面改性支架的制备方法,首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成第一层I类静电纺丝纤维膜,圆柱体的周面完全包裹隔水导电膜,然后连同隔水导电膜一起从圆柱体上取下第一层I类静电纺丝纤维膜后,对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性(在此过程中隔水导电膜紧贴I类静电纺丝纤维膜的内表面,避免了其内表面发生氨解‑接枝改性),接着连同隔水导电膜一起将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后在不去除隔水导电膜的前提下继续在第一层I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成第二层I类静电纺丝纤维膜得到含隔水导电膜的中间产物,最后对含隔水导电膜的中间产物进行氨解‑接枝改性(在此过程中隔水导电膜紧贴I类静电纺丝纤维膜的内表面,避免了其内表面发生氨解‑接枝改性)后去除隔水导电膜,即得表面改性支架;
[0045] 氨解‑接枝改性的过程为:先将第一层I类静电纺丝纤维膜或含隔水导电膜的中间产物置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
[0046] 作为优选的技术方案:
[0047] 如上所述的制备方法,二元胺/醇溶液中二元胺与醇的质量体积比为1~10g/100ml;二元胺为乙二胺和/或己二胺,醇为乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种以上;氨解反应的温度为50~80℃,时间为1~20min;氨解后,对产物先在室温下用去离子水漂洗3~4小时至除去游离的二元胺,再在氮气下干燥。
[0048] 如上所述的制备方法,利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接的具体过程为:将氨解反应的产物、功能性物质与交联剂溶液混合后进行交联反应;功能性物质与交联剂‑5 ‑2
的质量比为10 ~10 :1;氨解反应的产物上的活性氨基与功能性物质上的氨基或羧基的摩尔比为1:1;功能性物质为带羧基的物质时,交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂溶液的浓度为5~20wt%;功能性物质为带氨基的物质时,交联剂为戊二醛,交联剂溶液的浓度为0.5~2wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5~1h。
[0049] 第四种;
[0050] 一种表面改性支架,复合层共3层,内层和外层均为I类静电纺丝纤维膜层,中间层为II类静电纺丝纤维膜层或无孔的浇筑层;内层的内、外表面均接枝有功能性物质,外层的内、外表面均未接枝功能性物质;外层的厚度为100~300微米,中间层的厚度为50~120微米,内层的厚度为100~300微米;本发明的支架中,一部分功能性物质位于支架管壁的内部,另一部分功能性物质在支架管壁的中间位置储存起来,作为药物储蓄库,中间层为隔离层,将内层和外层隔离开来,因此被储存的功能性物质会在后续继续发挥其功能。
[0051] 与上述表面改性支架对应的一种表面改性支架的制备方法,首先以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层I类静电纺丝纤维膜,然后从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性,接着将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后在I类静电纺丝纤维膜的外表面通过静电纺丝形成II类静电纺丝纤维膜,或者通过涂层形成无孔的浇筑层,最后在II类静电纺丝纤维膜或无孔的浇筑层的外表面进行静电纺丝形成另一层I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0052] 氨解‑接枝改性的过程为:先将I类静电纺丝纤维膜置于二元胺/醇溶液中进行氨解反应产生活性氨基,再利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接。
[0053] 作为优选的技术方案:
[0054] 如上所述的制备方法,I类静电纺丝纤维膜对应的静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度8~25wt%,纺丝电压10~30kV,纺丝推进速度1.0~2.5mL/h,圆柱体接收基材的直径≥1mm,接收距离8~25cm,转速50~500rpm;
[0055] II类静电纺丝纤维膜对应的静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度3~8wt%,纺丝电压8~20kV,纺丝推进速度0.5~1.0mL/h,圆柱体接收基材的直径≥1mm,接收距离8~25cm,转速50~500rpm;
[0056] 涂层形成无孔的浇筑层的具体过程为:将静电纺丝所用设备的高压电源断开,同时保持接收基材继续转动后,将浓度为1~5wt%的透明质酸或者海藻酸多糖溶液装入注射器中,通过推进挤出,沉积在I类静电纺丝纤维膜的外表面上;透明质酸或者海藻酸多糖的数均分子量为20~100万,挤出的速度为3~5mL/h。
[0057] 如上所述的制备方法,二元胺/醇溶液中二元胺与醇的质量体积比为1~10g/100ml;二元胺为乙二胺和/或己二胺,醇为乙醇、正丙醇和异丙醇中的一种以上;氨解反应的温度为50~80℃,时间为1~20min;氨解后,对产物先在室温下用去离子水漂洗3~4小时至除去游离的二元胺,再在氮气下干燥。
[0058] 如上所述的制备方法,利用交联剂将功能性物质与活性氨基连接的具体过程为:将氨解反应的产物、功能性物质与交联剂溶液混合后进行交联反应;功能性物质与交联剂‑5 ‑2
的质量比为10 ~10 :1;氨解反应的产物上的活性氨基与功能性物质上的氨基或羧基的摩尔比为1:1;功能性物质为带羧基的物质时,交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂溶液的浓度为5~20wt%;功能性物质为带氨基的物质时,交联剂为戊二醛,交联剂溶液的浓度为0.5~2wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5~1h。
[0059] 本发明的原理是:
[0060] 表面接枝改性的特点是在材料的表面接枝的功能性物质比较稳定(涉及到共价化学键的生成),在适当的条件下发挥作用。
[0061] 一般情况下,表面接枝对于管状支架其特定部位的改性难度较大,尤其是在管状支架的内壁、中间部位等特殊部位接枝,比如现有的等离子体改性接枝方法,等离子体会在支架的表面打出一些活性基团,但对于管状支架的内壁,仪器很难实现,管壁的中间位置就更加不可能操作。本发明采用氨解‑接枝改性法解决了现有技术存在的问题,由于氨解‑接枝改性过程中支架整体浸泡在反应液中,支架的内外表面都可以接触到反应液,产生活性基团进而发生后续的功能性物质连接。
[0062] 此外,表面接枝还存在一个问题,即表面接枝的量相当有限,所以功能化的表面在与组织接触时,发挥作用的时间有限。表面接枝改性中,接枝量的高低主要取决于两个因素,第一是参与改性的表面积,第二是改性时反应时间的长短;对于支架来说,能够参与改性的表面积是有限的,改性时反应时间在一定范围内,随着改性时反应时间的增加,产生的活性基团的量也增加,意味着接枝上的功能性物质的量也增加,但反应都会有个极限,之后再增加反应时间也不会有量的增加。本发明在支架的制备过程中,采用的是静电纺丝技术结合氨解技术,不是在制备完全之后在支架的某一个表面进行氨解改性接枝,而是在制备支架的过程中,对指定的部位进行氨解接枝,可以根据需要进行分次、多次氨解接枝反应,这样总的活性氨基产生量增加,理论上接上功能性物质的量也随之增加的。在本发明设计中,可以在支架管壁的内壁、中间或外壁进行改性,并且控制功能性物质作用的位点,可以让功能性物质在不同的位置储存起来,当功能性物质为在表面改性支架接触组织液后能够释放出活性物质的物质时,可达到缓慢释放的效果,并且能控制功能性物质向特定方向释放,功能性物质在体内环境中,尤其是接触到组织液就会使其发挥其功能,而没有直接接触到组织液的部分会在后续通过薄层纤维孔隙向管状支架内腔缓慢释放活性物质,继续发挥其功能。
[0063] 虽然在一定的范围内,氨基的时间越长,产生的活性氨基越多,但是也溶液破坏支架的部分结构,一定程度上影响支架的力学等方面的性能,本发明在氨解后进行静电纺丝能够进一步的对支架的整体力学性能进行加固,弥补氨解造成的不良影响。
[0064] 有益效果
[0065] (1)本发明的支架可根据需要在多个部位接枝一种或多种功能性物质,接枝的数量大大提高,将功能性物质在纤维中特定部位包裹储存,可延长作用时间,也可单向发挥作用;
[0066] (2)本发明的方法操作比较简单,同时改性的方法对功能性物质的接枝量是可控的,该方法不仅适应于各类管状支架,还可以用于非管状支架。附图说明
[0067] 图1为实施例1的表面改性支架的制备原理图;
[0068] 图2为实施例3的表面改性支架的制备原理图;
[0069] 图3为实施例5的表面改性支架的制备原理图;
[0070] 图4为实施例7的表面改性支架的制备原理图;
[0071] 图5为实施例9的表面改性支架的制备原理图。

具体实施方式

[0072] 下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0073] 以下各实施例中的“氨解反应的产物上的活性氨基的摩尔量”是通过茚三酮测定法测得的,具体过程为:将氨解反应的产物放入装有2mL的浓度为0.1mol/L的茚三酮/乙醇溶液的玻璃管中,并在80℃下反应15min,生成紫色结晶物,随后加入8mL的1,4‑二恶烷到管中溶解氨解反应的产物上生成的紫结晶,再采用紫外分光光度法测定溶液的吸光值,通过与标准溶液的吸光值比对,可以得出氨解反应的产物上的活性氨基的摩尔量。
[0074] 实施例1
[0075] 一种表面改性支架的制备方法,如图1所示,具体步骤如下:
[0076] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为50微米、平均孔径为6.3微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0077] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度25wt%,纺丝电压30kV,纺丝推进速度2.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为1mm,接收距离25cm,转速500rpm;
[0078] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为10万的聚乳酸;
[0079] (2)从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0080] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为10g/100mL的己二胺的正丙醇溶液中,于80℃下氨解反应1min,然后将氨解反应的产物、肝素与交联剂水溶液混合后进行交联反应,最后采用浓度为100ng/mL的生长因子AGF的水溶液浸润交联反应的产物的表面30min,使得肝素与生长因子AGF结合(产物记为肝素/AGF);
[0081] 其中,肝素与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与肝素上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为1h;
[0082] (3)将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为250微米、平均孔径为3.7微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0083] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度25wt%,纺丝电压30kV,纺丝推进速度2.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为1mm,接收距离25cm,转速500rpm;
[0084] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为10万的聚乳酸。
[0085] 最终制得的表面改性支架为具有复合层结构的管状支架具有复合层结构,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层的内、外表面均接枝有肝素/AGF,外层的内、外表面均未接枝肝素/AGF。
[0086] 最终制得的表面改性支架可以作为外周神经导管,AGF直接或透过大孔径薄膜向管腔内释放将会诱导神经轴突向管腔内延伸,加速对神经组织的修复。由于内层的内、外两个表面都接枝上肝素/AGF,一部分AGF可以先储蓄起来,后续通过薄层的大孔继续释放,作用时间可以达到3~4周;相比而言,如果只有内层的内表面接枝上肝素/AGF,AGF在1周内基本消耗完。所以这种支架可以延长药物的作用时间,更好的匹配神经组织修复过程。
[0087] 实施例2
[0088] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0089] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为100微米、平均孔径为5.4微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0090] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度8wt%,纺丝电压10kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为2.5mm,接收距离8cm,转速50rpm;
[0091] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为50万的聚己内酯;
[0092] (2)从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0093] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为1g/100mL的二乙二胺的乙醇溶液中,然后于50℃下氨解反应20min,最后将氨解反应的产物、SNAP与交联剂水溶液混合后进行交联反应;
[0094] SNAP与交联剂的质量比为10‑2:1;氨解反应的产物上的活性氨基与SNAP上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为20wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5h;
[0095] (3)将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为300微米、平均孔径为3.3微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0096] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度8wt%,纺丝电压10kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为2.5mm,接收距离8cm,转速50rpm;
[0097] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为50万的聚己内酯。
[0098] 最终制得的表面改性支架为具有复合层结构的管状支架具有复合层结构,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层的内、外表面均接枝有SNAP,外层的内、外表面均未接枝SNAP。
[0099] 最终制得的表面改性支架可以作为心血管支架,SNAP在生理条件下释放NO,并透过大孔薄膜向管腔内释放,可以起到抗血小板粘附、促内皮化作用,从而加速心血管组织的修复。在支架内层的内表面其接枝的SNAP直接接触血液,在1周之后基本就会失去功效。而该支架在支架的内层的内外两个表面都接枝了SNAP,所以外表面的SNAP会被储蓄起来,由于没有直接接触血液,会比较缓慢的释放出NO,并通过薄层的空隙渗透出来,最终延长作用时间可达3周。
[0100] 实施例3
[0101] 一种表面改性支架的制备方法,如图2所示,具体步骤如下:
[0102] (1)以周面完全包裹锡箔纸的圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为200微米、平均孔径为3.8微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0103] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度10wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度2mL/h,圆柱体接收基材的直径为4mm,接收距离20cm,转速400rpm;
[0104] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的链段摩尔比为1:1的聚乳酸己内酯嵌段共聚物;
[0105] (2)连同锡箔纸一起从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后,对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0106] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为10g/100mL的己二胺的正丙醇溶液中,然后于80℃下氨解反应1min,最后将氨解反应的产物、肝素与交联剂水溶液混合后进行交联反应;
[0107] 肝素与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与肝素上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.6h;
[0108] (3)将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为300微米、平均孔径为3.2微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0109] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度10wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度2mL/h,圆柱体接收基材的直径为4mm,接收距离20cm,转速400rpm;
[0110] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的摩尔比为1:1的聚乳酸己内酯嵌段共聚物。
[0111] 制得的一种表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,具有复合层结构,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有肝素,外层的内、外表面均未接枝肝素。
[0112] 最终制得的表面改性支架可以作为心血管支架,肝素在血管支架的壁的中间位置,可以在新生血管形成过程中,抑制平滑肌细胞过度的增殖,从而减小新生血管组织形成中出现的内膜增生问题,确保新生血管组织的正常功能化。
[0113] 实施例4
[0114] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0115] (1)以周面完全包裹锡箔纸的圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为200微米、平均孔径为4.3微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0116] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度20wt%,纺丝电压15kV,纺丝推进速度1.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为6mm,接收距离12cm,转速100rpm;
[0117] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为20万的聚氨酯;
[0118] (2)连同锡箔纸一起从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后,对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0119] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为3g/100mL的己二胺的异丙醇溶液中,然后于60℃下氨解反应7min,最后将氨解反应的产物、庆大霉素与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0120] 庆大霉素与交联剂的质量比为10‑4:1;氨解反应的产物上的活性氨基与庆大霉素上的氨基的摩尔比为1:1;交联剂为戊二醛,交联剂水溶液的浓度为0.5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5h;
[0121] (3)将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为240微米、平均孔径为4微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0122] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度20wt%,纺丝电压15kV,纺丝推进速度1.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为6mm,接收距离12cm,转速100rpm;
[0123] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为20万的聚氨酯。
[0124] 制得的一种表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,具有复合层结构,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有庆大霉素,外层的内、外表面均未接枝庆大霉素。
[0125] 最终制得的表面改性支架可以作为尿道、输尿管支架,庆大霉素在血管支架的壁的中间位置,可以在新生尿道组织形成过程中,抑制尿道的感染加速组织重建。一般在手术后的一段时间内都会注射抗生素,所以支架壁中间的抗生素药物的存在为组织重建过程中(中后期)发挥抗感染作用。
[0126] 实施例5
[0127] 一种表面改性支架的制备方法,如图3所示,具体步骤如下:
[0128] (1)以周面完全包裹锡箔纸的圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成厚度为300微米、平均孔径为3.3微米的第一层I类静电纺丝纤维膜;
[0129] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度13wt%,纺丝电压18kV,纺丝推进速度1.8mL/h,圆柱体接收基材的直径为5mm,接收距离19cm,转速380rpm;
[0130] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为25万的聚氨酯;
[0131] (2)然后连同锡箔纸一起从圆柱体上取下第一层I类静电纺丝纤维膜后,对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0132] 对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为8g/100mL的乙二胺的乙醇溶液中,然后于65℃下氨解反应16min,最后将氨解反应的产物、阿司匹林与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0133] 阿司匹林与交联剂的质量比为10‑3:1;氨解反应的产物上的活性氨基与阿司匹林上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为18wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.8h;
[0134] (3)接着在不去除锡箔纸的前提下继续在第一层I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成厚度为60微米、平均孔径为5.7微米的第二层I类静电纺丝纤维膜得到含锡箔纸的中间产物;
[0135] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度13wt%,纺丝电压18kV,纺丝推进速度1.8mL/h,圆柱体接收基材的直径为5mm,接收距离19cm,转速380rpm;
[0136] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为25万的聚氨酯;
[0137] (4)对含锡箔纸的中间产物进行氨解‑接枝改性后去除锡箔纸,即得表面改性支架;
[0138] 对含锡箔纸的中间产物进行氨解‑接枝改性的过程为:首先将含锡箔纸的中间产物置于质量体积比为8g/100mL的乙二胺的乙醇溶液中,然后于65℃下氨解反应16min,最后将氨解反应的产物、妥布霉素与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0139] 妥布霉素与交联剂的质量比为10‑4:1;氨解反应的产物上的活性氨基与妥布霉素上的氨基的摩尔比为1:1;交联剂为戊二醛,交联剂水溶液的浓度为0.5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.5h。
[0140] 制得的一种表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,具有复合层结构,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有阿司匹林,外层仅外表面接枝有妥布霉素。
[0141] 最终制得的一种表面改性支架可以作为胆管支架,阿司匹林起到消炎作用,而妥布霉素是抗菌剂,二种药物的配合,可以在胆道修复过程中免于感染。
[0142] 实施例6
[0143] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0144] (1)以周面完全包裹锡箔纸的圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成厚度为500微米、平均孔径为1.9微米的第一层I类静电纺丝纤维膜;
[0145] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度18wt%,纺丝电压17kV,纺丝推进速度1.6mL/h,圆柱体接收基材的直径为16mm,接收距离13cm,转速110rpm;
[0146] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为35万的二氧环己酮;
[0147] (2)然后连同锡箔纸一起从圆柱体上取下第一层I类静电纺丝纤维膜后,对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0148] 对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为5g/100mL的己二胺的异丙醇溶液中,然后于55℃下氨解反应15min,最后将氨解反应的产物、诺氟沙星与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0149] 诺氟沙星与交联剂的质量比为10‑4:1;氨解反应的产物上的活性氨基与诺氟沙星上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为9wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.9h;
[0150] (3)接着在不去除锡箔纸的前提下继续在第一层I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成厚度为30微米、平均孔径为7.2微米的第二层I类静电纺丝纤维膜得到含锡箔纸的中间产物;
[0151] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度18wt%,纺丝电压17kV,纺丝推进速度1.6mL/h,圆柱体接收基材的直径为16mm,接收距离13cm,转速110rpm;
[0152] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为35万的二氧环己酮;
[0153] (4)对含锡箔纸的中间产物进行氨解‑接枝改性后去除锡箔纸,即得表面改性支架;
[0154] 对含锡箔纸的中间产物进行氨解‑接枝改性的过程基本同对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性的过程,不同之处仅在于用丹酚酸替代诺氟沙星。
[0155] 制得的一种表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,具有复合层结构,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层;内层仅外表面接枝有诺氟沙星,外层仅外表面接枝有丹酚酸。
[0156] 最终制得的表面改性支架可作为呼吸系统中的气管支架,外层接枝丹参类药物丹酚酸,可以抑制组织的纤维化。而内层的外表面接枝抗生素诺氟沙星,由于支架的外层只有30微米厚度,所以内层外表面的诺氟沙星可以在支架的外壁起到抗菌作用。
[0157] 实施例7
[0158] 一种表面改性支架的制备方法,如图4所示,具体步骤如下:
[0159] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为100微米、平均孔径为5.4微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0160] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度15wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为7mm,接收距离15cm,转速200rpm;
[0161] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为30万的聚乳酸;
[0162] (2)对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0163] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为5g/100mL的乙二胺的乙醇溶液中,然后于80℃下氨解反应1min,接着将氨解反应的产物、肝素与交联剂的水溶液混合后进行交联反应,最后将采用浓度为200ng/mL生长因子bFGF溶液浸润交联反应的产物的表面30min,使得肝素与生长因子bFGF结合(产物记为肝素/bFGF);
[0164] 其中,肝素与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与肝素上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为1h;
[0165] (3)在I类静电纺丝纤维膜的外表面通过静电纺丝形成厚度为120微米、平均孔径为0.3微米的II类静电纺丝纤维膜;
[0166] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度3wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为7mm,接收距离25cm,转速500rpm;
[0167] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为10万的聚乳酸乙醇酸;
[0168] (4)在II类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为300微米、平均孔径为2.9微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0169] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度15wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为7mm,接收距离15cm,转速200rpm;
[0170] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为20万的聚氨酯;
[0171] 制得的表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,复合层共3层,内层和外层均为I类静电纺丝纤维膜层,中间层为II类静电纺丝纤维膜层;内层的内、外表面均接枝有肝素/bFGF,中间层、外层的内、外表面均未接枝肝素/bFGF。
[0172] 最终制得的表面改性支架可作为大血管支架,内层的内外两个表面都接枝了肝素/bFGF,肝素可以起到抗凝血作用,而结合的bFGF通过缓慢释放促进支架内膜的内皮化,从而更快的构建新生血管组织。由于肝素/bFGF在支架内层的内外两个表面都存在,并且有第II层孔径非常小的纤维隔离层(即II类静电纺丝纤维膜层),所以内层的外表面储存的bFGF基本上是单向的缓慢通过孔隙向支架内腔释放,从而也延长了bFGF的作用时间3~4周。
[0173] 实施例8
[0174] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0175] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为300微米、平均孔径为3.2微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0176] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度15wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为25mm,接收距离15cm,转速250rpm;
[0177] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的聚己内酯;
[0178] (2)对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0179] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为6g/100mL的己二胺的正丙醇溶液中,然后于50℃下氨解反应20min,最后将氨解反应的产物、瑞巴派特与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0180] 瑞巴派特与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与瑞巴派特上的氨基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为1h;
[0181] (3)在I类静电纺丝纤维膜的外表面通过静电纺丝形成厚度为50微米、平均孔径为0.25微米的II类静电纺丝纤维膜;
[0182] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度8wt%,纺丝电压8kV,纺丝推进速度0.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为25mm,接收距离8cm,转速50rpm;
[0183] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为5万的聚乙醇酸;
[0184] (4)在II类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为100微米、平均孔径为5.2微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0185] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度15wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为25mm,接收距离15cm,转速250rpm;
[0186] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的二氧环己酮;
[0187] 制得的表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,复合层共3层,内层和外层均为I类静电纺丝纤维膜层,中间层为II类静电纺丝纤维膜层;内层的内、外表面均接枝有瑞巴派特,中间层、外层的内、外表面均未接枝瑞巴派特。
[0188] 最终制得的表面改性支架可以作为食管支架,瑞巴派特可以修复食道内粘膜。在支架内层的内外表面均接枝上药物瑞巴派特,外表面的药物可以后期继续发挥作用;中层的隔离层(即II类静电纺丝纤维膜层)还可以起到阻挡成纤维细胞向内膜的入侵的作用。
[0189] 实施例9
[0190] 一种表面改性支架的制备方法,如图5所示,具体步骤如下:
[0191] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为200微米、平均孔径为3.2微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0192] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度10wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.2mL/h,圆柱体接收基材的直径为8mm,接收距离10cm,转速100rpm;
[0193] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为30万的聚乳酸;
[0194] (2)对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0195] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为5g/5g/100mL/100mL的乙二胺、己二胺的乙醇和正丙醇的混合溶液中,然后于80℃下氨解反应
1min,最后将氨解反应的产物、SNAP与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0196] SNAP与交联剂的质量比为10‑2:1;氨解反应的产物上的活性氨基与SNAP上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为20wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.6h;
[0197] (3)在I类静电纺丝纤维膜的外表面通过涂层形成厚度为50微米的无孔的浇筑层;
[0198] 涂层形成无孔的浇筑层的材质为透明质酸凝胶,其具体的制备过程为:将静电纺丝所用设备的高压电源断开,同时保持接收基材继续转动后,将浓度为1wt%的透明质酸水溶液装入注射器中,通过推进泵挤出,沉积在I类静电纺丝纤维膜的外表面上;透明质酸的数均分子量为100万,挤出的速度为3mL/h;
[0199] (4)在无孔的浇筑层的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为240微米、平均孔径为3微米的I类静电纺丝纤维膜,即得表面改性支架;
[0200] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度12wt%,纺丝电压18kV,纺丝推进速度1.4mL/h,圆柱体接收基材的直径为8mm,接收距离23cm,转速180rpm;
[0201] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为20万的聚氨酯。
[0202] 制得的表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,复合层共3层,内层和外层均为I类静电纺丝纤维膜层,中间层为无孔的浇筑层;内层的内、外表面均接枝有SNAP,中间层、外层的内、外表面均未接枝SNAP。
[0203] 最终制得的表面改性支架可以作为血管支架,内层的内外两个表面接枝的SNAP,外表面的SNAP没有直接接触血液被先存储起来,然后缓慢释放出NO通过孔隙向内腔扩散,延长作用时间;中间的浇筑层严格的控制SNAP释放出NO方向,所以NO是单向往支架内腔释放,更进一步提高药物在靶向位置的利用效率。
[0204] 实施例10
[0205] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0206] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为200微米、平均孔径为3.8微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0207] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度10wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.8mL/h,圆柱体接收基材的直径为19mm,接收距离12cm,转速150rpm;
[0208] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的聚己内酯;
[0209] (2)对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0210] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为6g/6g/100mL/100mL的乙二胺、己二胺的乙醇和异丙醇的混合溶液中,然后于50℃下氨解反应
20min,最后将氨解反应的产物、头孢菌素与交联剂的水溶液混合后进行交联反应;
[0211] 头孢菌素与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与头孢菌素上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.7h;
[0212] (3)在圆柱体的周面完全包裹锡箔纸后,再将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面通过涂层形成厚度为100微米的无孔的浇筑层;
[0213] 涂层形成无孔的浇筑层的材质为海藻酸凝胶,其具体的制备过程为:将静电纺丝所用设备的高压电源断开,同时保持接收基材继续转动后,将浓度为5wt%的海藻酸多糖水溶液装入注射器中,通过推进泵挤出,沉积在I类静电纺丝纤维膜的外表面上;海藻酸多糖的数均分子量为20万,挤出的速度为5mL/h;
[0214] (4)在无孔的浇筑层的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为240微米、平均孔径为3.6微米的I类静电纺丝纤维膜,即得支架中间产物;
[0215] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度12wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为18.8mm,接收距离21cm,转速170rpm;
[0216] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的二氧环己酮。
[0217] (5)从圆柱体上取下含锡箔纸的步骤(4)的产物,进行氨解‑接枝改性后去除锡箔纸,即得表面改性支架;
[0218] 对含锡箔纸的步骤(4)的产物进行氨解‑接枝改性的过程基本同对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性的过程,不同之处仅在于用丹酚酸替代头孢菌素。
[0219] 制得的表面改性支架为具有复合层结构的管状支架,复合层共3层,内层和外层均为I类静电纺丝纤维膜层,中间层为无孔的浇筑层;内层的内、外表面均接枝有头孢菌素,外层仅外表面接枝丹酚酸。
[0220] 最终制得的表面改性支架可以作为气管支架,头孢菌素起到抗菌消炎作用,而丹酚酸的引入可以防止出现支架的过度纤维化问题。由于支架内层的内、外表面都接枝了头孢菌素,内表面的药物在支架植入初期即可以发挥作用,而外表面的药物会在中后期发挥作用,确保组织修复过程的顺利。
[0221] 实施例11~12
[0222] 一种表面改性支架的制备方法,基本同实施例2,不同之处仅在于实施例11~12的功能性物质不是实施例2的SNAP,分别为吲哚美辛和萘普生。
[0223] 实施例13~17
[0224] 一种表面改性支架的制备方法,基本同实施例4,不同之处仅在于实施例13~17的功能性物质不是实施例4的庆大霉素,分别是阿米卡星、奈替米星、小诺米星、异帕米星和依替米星。
[0225] 实施例18
[0226] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0227] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为100微米、平均孔径为5.4微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0228] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度8wt%,纺丝电压10kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为10mm,接收距离8cm,转速50rpm;
[0229] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为50万的聚乳酸;
[0230] (2)从圆柱体上取下I类静电纺丝纤维膜后对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0231] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为10g/100mL的己二胺的正丙醇溶液中,然后于80℃下氨解反应1min,最后将氨解反应的产物、诺氟沙星与交联剂水溶液混合后进行交联反应;
[0232] 诺氟沙星与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与诺氟沙星上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.8h;
[0233] (3)在圆柱体的周面完全包裹锡箔纸后,再将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝纤维膜的外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为300微米、平均孔径为3.3微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0234] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度8wt%,纺丝电压10kV,纺丝推进速度1mL/h,圆柱体接收基材的直径为9.8mm,接收距离8cm,转速50rpm;
[0235] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为50万的聚己内酯;
[0236] (4)从圆柱体上取下对含锡箔纸的步骤(3)的产物进行氨解‑接枝改性后去除锡箔纸,即得表面改性支架前体;
[0237] 对含锡箔纸的步骤(3)的产物进行氨解‑接枝改性的过程基本同对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性的过程,不同之处仅在于用丹参素替代诺氟沙星;
[0238] (5)将两层I类静电纺丝纤维膜构成的支架前体,沿支架前体的轴向切开并铺展,即得表面改性支架。
[0239] 制得的表面改性支架为具有复合层结构的片状支架,复合层共2层,2层全为I类静电纺丝纤维膜层,第一层的两个表面均接枝有诺氟沙星,第二层仅外表面接枝丹参素。
[0240] 最终制得的表面改性支架可作为敷料,第一层内、外层接枝一种药物诺氟沙星起到持续消炎作用,外层再接枝一种药物丹参素起到抑制纤维化的效果,抑制瘢痕。两侧的药物不同,根据组织修复的过程起到不同的效果从而加速组织愈合。
[0241] 实施例19
[0242] 一种表面改性支架的制备方法,具体步骤如下:
[0243] (1)以圆柱体为接收基材在其周面进行静电纺丝形成一层厚度为400微米、平均孔径为2.8微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0244] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度10wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.8mL/h,圆柱体接收基材的直径为20mm,接收距离12cm,转速150rpm;
[0245] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的聚己内酯;
[0246] (2)对I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性;
[0247] 氨解‑接枝改性的过程为:首先将I类静电纺丝纤维膜置于质量体积比为6g/6g/100mL/100mL的乙二胺、己二胺的乙醇和异丙醇的混合溶液中,然后于50℃下氨解反应
20min,接着将氨解反应的产物、肝素与交联剂的水溶液混合后进行交联反应,最后采用浓度是150ng/mL的生长因子VEGF的水溶液浸润交联反应的产物的表面30min,肝素与VEGF生长因子结合(产物记为肝素/VEGR);
[0248] 其中,肝素与交联剂的质量比为10‑5:1;氨解反应的产物上的活性氨基与肝素上的羧基的摩尔比为1:1;交联剂为质量比为3:2的EDC和NHS,交联剂水溶液的浓度为5wt%;交联反应的温度为4℃,时间为0.9h;
[0249] (3)在圆柱体的周面完全包裹锡箔纸后,再将I类静电纺丝纤维膜重新套在圆柱体上后继续在I类静电纺丝外表面进行静电纺丝形成另一层厚度为60微米、平均孔径为6.3微米的I类静电纺丝纤维膜;
[0250] 静电纺丝的工艺参数为:纺丝液的浓度12wt%,纺丝电压20kV,纺丝推进速度1.5mL/h,圆柱体接收基材的直径为19.8mm,接收距离21cm,转速170rpm;
[0251] 纺丝液中的聚合物为数均分子量为40万的二氧环己酮;
[0252] (4)从圆柱体上取下含锡箔纸的步骤(3)的产物,然后进行氨解‑接枝改性后去除锡箔纸,即得表面改性支架前体;
[0253] 对含锡箔纸的步骤(3)的产物进行氨解‑接枝改性的过程基本同对第一层I类静电纺丝纤维膜进行氨解‑接枝改性的过程,不同之处仅在于用布洛芬替代肝素,同时省略用生长因子VEGF的水溶液浸润的操作;
[0254] (5)将两层I类静电纺丝纤维膜构成的支架前体,沿轴向切开并铺展,即得表面改性支架。
[0255] 制得的表面改性支架为具有复合层结构的片状支架,复合层共2层均为I类静电纺丝纤维膜层;第一层的两个表面均接枝有肝素/VEGF,第二层仅外表面接枝布洛芬。
[0256] 最终制得的表面改性支架可作为心脏、血管补片,接枝不同药物,肝素/VEGF起到抗血小板粘附、促内皮化,布洛芬可以起到消炎降低免疫排斥反应。由于支架第一层的两个表面均接枝上肝素/VEGF,所以效果与前面所述案例类似,可以延长VEGF的作用时间3~4周,更好地促进组织的修复。
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