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一种仿生内皮涂层心血管植入物及其制备方法

专利类型	发明公开	法律事件	公开; 实质审查; 授权;
专利有效性	有效专利	当前状态	授权
申请号	CN202411125450.3	申请日	2024-08-16
公开(公告)号	CN118634369A	公开(公告)日	2024-09-13
申请人	四川大学;	申请人类型	学校
发明人	傅代华; 王云兵; 张佳怡; 向臻; 李杨;	第一发明人	傅代华
权利人	四川大学	权利人类型	学校
当前权利人	四川大学	当前权利人类型	学校
省份	当前专利权人所在省份：四川省	城市	当前专利权人所在城市：四川省成都市
具体地址	当前专利权人所在详细地址：四川省成都市一环路南一段24号	邮编	当前专利权人邮编：610065
主IPC国际分类	A61L27/34	所有IPC国际分类	A61L27/34 ; C08F299/00 ; C08F120/34 ; C08F120/58 ; A61L27/04 ; A61L27/18 ; A61L27/54 ; A61L27/50
专利引用数量	0	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	10	专利文献类型	A
专利代理机构	成都睿道专利代理事务所	专利代理人	蒋珊珊;
摘要	本发明涉及仿生材料技术领域，涉及一种仿生内皮涂层心血管植入物及其制备方法，本发明提供的仿生内皮涂层心血管植入物包括：心血管植入物基材，以及负载于基材表面的仿生内皮涂层；仿生内皮涂层是基材内的金属离子与涂层前驱液内的氧化剂经氧化还原反应产生的自由基引发涂层前驱液内的涂层单体聚合得到；金属离子或其氧化产物能催化内源性一氧化氮供体释放一氧化氮。本发明提供的仿生内皮涂层心血管植入物，于血管植入物基材表面构建了具有催化内源性一氧化氮供体释放一氧化氮的仿生内皮涂层，赋予基材良好的抗凝血促内皮性能，解决了现有技术中心血管移植物术后并发症风险高的问题。
权利要求	1.一种仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，包括：心血管植入物基材，以及负载于基材表面的仿生内皮涂层；仿生内皮涂层是基材内的金属离子与涂层前驱液内的氧化剂经氧化还原反应产生的自由基引发涂层前驱液内的涂层单体聚合得到；金属离子或其氧化产物能催化内源性一氧化氮供体释放一氧化氮。 2.根据权利要求1所述的仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，基材的原料包括聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚对二氧环己酮、聚酰胺、聚醚多元醇、聚乳酸‑己内酯共聚物、聚三亚甲基碳酸酯、聚乳酸‑三亚甲基碳酸酯共聚物、聚己内酯‑三亚甲基碳酸酯共聚物、聚乳酸‑羟基乙酸共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；和/或，基材的成型方法包括纺丝、静电直写、模板法、冷冻干燥、3D打印、挤出、注塑、浇注成型、发泡、编织、熔喷中的至少一种。 3.根据权利要求1或2所述的仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，金属离子包括特征（1）至（2）中的至少一个：（1）金属离子具有还原性；（2）金属离子至少掺杂于基材中。 4.根据权利要求3所述的仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，金属离子包括特征（2‑1）至（3‑1）中的至少一个：（2‑1）金属离子包括亚铜离子、亚铁离子、亚锡离子、三价铈离子、三价钛离子中的至少一种；（3‑1）金属离子与基材的质量比为1:10 200。 ~ 5.根据权利要求3所述的仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，涂层单体包括：至少一个双键，用以发生聚合反应；至少一个带有与金属离子或其氧化产物发生配位作用的基团。 6.根据权利要求5所述的仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，基团包括羧基、氨基、羟基、醚键、酚羟基、氮杂环中的至少一种。 7.根据权利要求6所述的仿生内皮涂层心血管植入物，其特征在于，包含所述基团的单体组分包括海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖、邻苯二酚、冠醚、咪唑、嘧啶、吡啶、哌嗪、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙二胺四乙酸盐、四氮杂环中的至少一种。 8.根据权利要求1至7中任意一项所述的仿生内皮涂层心血管植入物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将含有金属离子的心血管植入物基材置于涂层前驱液中，涂层前驱液包括氧化剂、涂层单体，金属离子和氧化剂通过氧化还原反应产生的自由基引发涂层单体聚合，得到仿生内皮涂层心血管植入物；制备方法包括特征（I）至（II）中的至少一个：（I）涂层前驱液包括涂层单体、氧化剂和溶剂；氧化剂的质量浓度为0.2 5wt%； ~ （II）涂层前驱液包括涂层单体、氧化剂和溶剂；涂层单体的质量浓度为1 30wt%。 ~ 9.根据权利要求8所述的仿生内皮涂层心血管植入物的制备方法，其特征在于，溶剂包括水、缓冲溶液、甲醇、乙醇、异丙醇、六氟异丙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、正己烷、石油醚中的至少一种。 10.如权利要求1至7中任意一项所述的仿生内皮涂层心血管植入物、或如权利要求8至 9中任意一项所述的制备方法得到的仿生内皮涂层心血管植入物在瓣膜夹、人工血管、封堵器、瓣膜、血管支架、心肌补片、中心静脉导管的应用。
说明书全文	一种仿生内皮涂层心血管植入物及其制备方法技术领域 [0001] 本发明涉及仿生材料技术领域，具体地说，涉及一种仿生内皮涂层心血管植入物及其制备方法。背景技术 [0002] 目前，心血管相关疾病已成为全球范围内的主要健康问题之一，对社会和个人都带来了巨大的负担。基于这一背景，医用生物材料，如血管支架、封堵器、人工血管和瓣膜夹等，显著提升了医疗救治效果，挽救了无数患者的生命。然而，这些材料在临床应用中暴露出了一些不可忽视的问题，如血栓形成、内皮化缓慢以及再狭窄率高等。因此，对心血管医用材料进行改进势在必行。 [0003] 大量研究表明，促进材料表面的内皮化，是解决心血管植入材料和器械术后并发症的有效手段。健康的内皮细胞在心血管系统中发挥着关键作用，其中最重要的生理功能之一是合成和释放一氧化氮（NO）。NO能够激活环磷酸鸟苷（cGMP）通路，抑制血小板聚集和激活，舒张平滑肌细胞并抑制其过度增殖。此外，NO还具有促进内皮化、维持内皮细胞稳态以及促进血管修复等多种功能。 [0004] 鉴于NO在心血管系统中的重要作用，科学家们提出在支架表面构建能够控制释放NO的仿生内皮功能涂层。这种涂层可以模仿健康内皮细胞的功能，有效地降低支架植入术后并发症的风险，从而提高治疗效果。未来的研究方向可能包括开发更高效的NO释放系统、优化涂层材料的生物相容性以及进一步探讨NO在不同临床情境下的具体作用机制。通过这些努力，有望为心血管疾病患者带来更安全、有效的治疗方案。发明内容 [0005] 本发明解决的技术问题：如何构建持续稳定释放一氧化氮的仿生内皮功能涂层，降低心血管移植物术后并发症风险，提高治疗效果。 [0006] 本发明采用的技术方案：针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种仿生内皮涂层心血管植入物、及其制备方法和应用。具体内容如下：第一，本发明提供了一种仿生内皮涂层心血管植入物，包括：心血管植入物基材，以及负载于基材表面的仿生内皮涂层；仿生内皮涂层是基材内的金属离子与涂层前驱液内的氧化剂经氧化还原反应产生的自由基引发涂层前驱液内的涂层单体聚合得到；金属离子或其氧化产物能催化内源性一氧化氮供体释放一氧化氮。 [0007] 根据一些优选的实施方式，基材的原料包括聚乳酸、聚己内酯、聚羟基乙酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚对二氧环己酮、聚酰胺、聚醚多元醇、聚乳酸‑己内酯共聚物、聚三亚甲基碳酸酯、聚乳酸‑三亚甲基碳酸酯共聚物、聚己内酯‑三亚甲基碳酸酯共聚物、聚乳酸‑羟基乙酸共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。 [0008] 根据一些优选的实施方式，基材的成型方法包括纺丝、静电直写、模板法、冷冻干燥、3D打印、挤出、注塑、浇注成型、溶液纺丝、熔融纺丝、发泡、编织、熔喷中的至少一种；其中，纺丝可以选择溶液纺丝或熔融纺的方式。 [0009] 根据一些优选的实施方式，氧化还原体系包括金属离子；金属离子包括特征（1）至（2）中的至少一个：（1）金属离子具有还原性；（3）金属离子至少掺杂于基材；掺杂的方式可以是在制备基材的过程中掺入，展开而言，即是：分别制备基材溶液、金属盐溶液，将其共混后，再通过基材的成型方法制备得到掺杂有金属离子的基材。 [0010] 根据一些优选的实施方式，金属离子包括特征（2‑1）至（3‑1）中的至少一个：（2‑1）金属离子包括亚铜离子、亚铁离子、亚锡离子、三价铈离子、三价钛离子中的至少一种；（3‑1）金属离子与基材的质量比为1:10 200；更进一步地，优选为1:10 50，更进一~ ~ 步优选为1:10 20。 ~ [0011] 根据一些优选的实施方式，氧化剂包括过氧化苯甲酰、过硫酸盐（如过硫酸铵NH4S2O8、过硫酸钾K2S2O8和过硫酸钠Na2S2O8等）、氢过氧化物（如过氧化氢、氢过氧化四氢萘、过氧化甲酸等）、过氧化二烷基、过氧化二酰、过氧化酯、过氧化二碳酸酯中的至少一种。 [0012] 根据一些优选的实施方式，涂层单体包括：至少一个双键，用以发生聚合反应；至少一个带有与金属离子或其氧化产物发生配位作用的基团。 [0013] 根据一些优选的实施方式，基团包括羧基、氨基、羟基、醚键、酚羟基、氮杂环中的至少一种。 [0014] 根据一些优选的实施方式，包含所述基团的单体组分包括海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖、邻苯二酚、冠醚、咪唑、嘧啶、吡啶、哌嗪、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙二胺四乙酸盐、四氮杂环中的至少一种。 [0015] 现部分列举前述涂层单体的具体物质，如甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酸咪唑乙酯、4‑酰基‑18‑冠醚等。本领域技术人员也可以根据对涂层单体的限定筛选符合条件的涂层单体。 [0016] 第二，本发明提供了一种前述提及的仿生内皮涂层心血管植入物的制备方法，包括如下步骤：将含有金属离子的心血管植入物基材置于涂层前驱液中，涂层前驱液包括氧化剂、涂层单体，金属离子和氧化剂通过氧化还原反应产生的自由基引发涂层单体聚合，得到仿生内皮涂层心血管植入物；制备方法包括特征（I）至（II）中的至少一个：（I）涂层前驱液包括涂层单体、氧化剂和溶剂；氧化剂的质量浓度为0.2 5wt%； ~ （II）涂层前驱液包括涂层单体、氧化剂和溶剂；涂层单体的质量浓度为1 30wt%。 ~ [0017] 根据一些优选的实施方式，溶剂包括水、缓冲溶液、甲醇、乙醇、异丙醇、六氟异丙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、正己烷、石油醚中的至少一种。 [0018] 第三，本发明通过了一种前述提及的或由制备方法得到的仿生内皮涂层心血管植入物在瓣膜夹、人工血管、封堵器、瓣膜、血管支架、心肌补片、中心静脉导管的应用。 [0019] 本发明采用的技术机理及有益效果：（1）本发明提供的仿生内皮涂层心血管植入物，于血管植入物基材表面构建了具有催化内源性一氧化氮供体释放一氧化氮的仿生内皮涂层，赋予基材良好的抗凝血促内皮性能，解决了现有技术中心血管移植物术后并发症风险高的问题。 [0020] （2）本发明提供的仿生内皮涂层心血管植入物，通过心血管植入物基材中的金属离子与单体溶液中的氧化剂发生氧化还原反应，在基材表面引发单体聚合形成涂层，聚合反应只发生于基材表面，对整个单体溶液不会造成不利影响，因此单体溶液可以重复多次使用，进而降低生产成本。此外，涂层单体中带有与基材中金属离子发生配位作用的基团，可有效捕获基材中溢出的金属离子，形成仿生内皮涂层。基于此，本发明中涂层的构建过程十分简单，只需要将基材浸泡到单体溶液中即可形成仿生内皮涂层。 [0021] （3）本发明提供的仿生内皮涂层心血管植入物，在心血管植入物中加入能与涂层发生相互作用的金属离子，从而增强仿生内皮涂层与基材的附着力，进而提高涂层的稳定性及耐久性。 [0022] （4）本发明提供的仿生内皮涂层心血管植入物，利用廉价、安全的处理技术，在基材表面构建仿生内皮涂层，其采用的方法技术安全、经济，利于大规模生产。附图说明 [0023] 图1为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑1、PCL/Cu‑Alg/Cu‑2、PCL/Cu‑Alg/Cu‑3、PCL/Cu‑Alg/Cu‑4的水接触角结果图；图2为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑1、PCL/Cu‑Alg/Cu‑2、PCL/Cu‑Alg/Cu‑3、PCL/Cu‑Alg/Cu‑4催化一氧化氮供体释放一氧化氮的速率结果图；图3为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑3的血小板粘附结果图；图4为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑3的血小板激活结果图；图5为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑3的内皮细胞粘附和增殖结果图。具体实施方式 [0024] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。 [0025] 实施例1‑心血管植入物基材的制备（PCL/Cu(I)）：包括如下步骤，（1）将聚己内酯（PCL）溶解在六氟异丙醇，得到浓度为20wt%的PCL溶液，将溴化亚铜（CuBr）溶解在乙腈中，得到浓度为3wt%的CuBr溶液；将PCL溶液和CuBr溶液按2:1的比例混合，得到PCL/CuBr溶液。 [0026] （2）将PCL/CuBr溶液加入静电纺丝机容量管中进行静电纺丝，纺丝电压为15 kV，接收距离为12 cm，纺丝液推进速度1.5 mL/h，接收装置为外径3 mm的钢管，转速300 rpm，纺丝宽度为15 cm；（3）电纺结束后将所获得纺丝小管从接收装置上取下，置于真空干燥箱中干燥，即可得到心血管植入物基材PCL/Cu(I)。 [0027] 实施例2‑人工血管基材的制备（PCL）：包括如下步骤，（1）将聚己内酯（PCL）溶解在六氟异丙醇中制备成质量分数为15wt%的PCL溶液；（2）将PCL溶液纺丝液加入静电纺丝机容量管中进行静电纺丝，纺丝电压为15 kV，接收距离为12 cm，纺丝液推进速度1.5 mL/h，接收装置为外径3 mm的钢管，转速300 rpm，纺丝宽度为15 cm；（3）电纺结束后将所获得纺丝管从接收装置上取下，置于真空干燥箱中干燥，即可得到心血管植入物基材PCL。 [0028] 实施例3‑心血管植入物表面仿生内皮涂层处理（PCL/Cu‑Alg/Cu）：包括如下步骤，（1）配置甲基丙烯酰化海藻酸钠（AlgMA）浓度为5wt%、过氧化氢浓度为1wt%的涂层单体水溶液；溶剂为水。 [0029] （2）将实施例1得到的心血管植入物基材PCL/Cu(I)浸泡到涂层单体溶液中，调节浸泡时间30 min、1 h、2 h、3 h，制得一系列仿生内皮涂层心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑1、PCL/Cu‑Alg/Cu‑2、PCL/Cu‑Alg/Cu‑3、PCL/Cu‑Alg/Cu‑4。 [0030] 实施例4‑心血管植入物表面仿生内皮涂层处理（PCL/Cu‑Imidazole/Cu）：包括如下步骤，（1）配置甲基丙烯酸咪唑乙酯（Imidazole‑MA）浓度为10wt%、过氧化苯甲酰浓度为 1wt%的涂层单体溶液；（2）将实施例1得到的心血管植入物基材PCL/Cu(I)浸泡到涂层单体溶液中，浸泡时间2 h，制得仿生内皮涂层心血管植入物PCL/Cu‑Imidazole/Cu。 [0031] 实施例5‑心血管植入物基材的制备（PU/Fe(II)）：包括如下步骤，（1）将聚氨酯（PU）溶解在N,N‑二甲基甲酰胺，得到浓度为20wt%的PCL溶液，将氯化亚铁（FeCl2）溶解在N,N‑二甲基甲酰胺中，得到浓度为5wt%的FeCl2溶液；将PU溶液和FeCl2溶液按4:1的比例混合，得到PU/FeCl2溶液。 [0032] （2）将PU/FeCl2溶液浇注到四氟磨具中，干燥后，即可得到心血管植入物基材PU/Fe(II)。 [0033] 实施例6‑心血管植入物表面仿生内皮涂层处理（PU/Fe‑Crown/Fe）：包括如下步骤，（1）配置4‑酰基‑18‑冠醚（Crown‑MA）浓度为3wt%、异丙苯过氧化氢浓度为0.5wt%的涂层单体溶液；（2）将实施例5得到的心血管植入物基材PU/Fe(II)浸泡到涂层单体溶液中，浸泡时间8 h，制得仿生内皮涂层心血管植入物PU/Fe‑Crown/Fe。 [0034] 试验例1．心血管植入物水接触角图1为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑1、PCL/Cu‑Alg/Cu‑2、PCL/Cu‑Alg/Cu‑3、PCL/Cu‑Alg/Cu‑4的水接触角。 [0035] 2. NO释放速率利用Griess试剂法测定NO释放速率。 [0036] 图2为实施例2制备得到的心血管植入物PCL、以及实施例3制备得到的心血管植入物PCL/Cu‑Alg/Cu‑1、PCL/Cu‑Alg/Cu‑2、PCL/Cu‑Alg/Cu‑3、PCL/Cu‑Alg/Cu‑4催化一氧化氮供体释放一氧化氮的速率的结果图。 [0037] 由图1和图2可看出，调节氧化还原引发聚合时间，可以有效调节涂层亲水性和催化释放一氧化氮的速率。 [0038] 3. 血小板粘附和激活情况取约10 mL兔子静脉血，置于离心机中以2000 rpm的速度离心15分钟。随后，将上清液以3500 rpm的速度进一步离心10分钟，用注射器从离心管底部收集富血小板血浆（PRP）。将样品置于48孔板中，每个孔中加入500 μL的PRP。然后将板子放置在37 °C的细胞培养箱中孵育1小时。孵育后，通过扫描电子显微镜（SEM）观察并计算移植物表面粘附血小板的量，并用P‑选择素ELISA试剂盒（Solarbio，北京）测量PRP中P‑选择素的量来反映血小板的激活情况。 [0039] 图3为实施例2和实施例3制备得到的心血管植入物PCL和PCL/Cu‑Alg/Cu‑3的血小板粘附结果图；图4为实施例2和实施例3制备得到的心血管植入物PCL和PCL/Cu‑Alg/Cu‑3的血小板激活结果图；由图3和4可看出，仿生内皮涂层可以有效降低心血管植入物表面血小板粘附数量和激活程度。 [0040] 4. 内皮细胞粘附和增殖情况将人脐静脉内皮细胞（ECs，从四川大学华西医院获取）在37 ℃、5%CO2的环境中培养。培养基使用Dulbecco改良的DMEM，并添加10wt%胎牛血清（FBS）和1wt%青霉素‑链霉素。 4 将ECs以3 × 10cells/mL的密度直接接种在样品表面，继续孵育1天和3天后，用CCK‑8法评估细胞活性和增殖情况。 [0041] 图5为实施例2和实施例3制备得到的心血管植入物PCL和PCL/Cu‑Alg/Cu‑3的内皮细胞粘附和增殖结果图。 [0042] 由图5可看出，仿生内皮涂层可以有效提高心血管植入物促内皮功能。 [0043] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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