一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法
【專利摘要】本發明提供了一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，其特征在于，具體步驟包括：第一步：將聚己內酯加入n-甲基吡咯烷酮中，所得的溶液中聚己內酯的質量百分比為20?30%，將所得的溶液在35-45°C攪拌10-14小時，得到紡絲溶液；第二步：將紡絲溶液過濾、靜置脫泡，然后加入注射器中進行干濕法紡絲，紡絲溶液溫度為30°C，凝固浴溫度為20°C，紡絲溶液流量為2?4mL/min，干紡程距離為1?3cm;第三步：將中空纖維先置于乙醇中12-36小時，再置于去離子水中36-60小時以去除殘留溶劑，然后將纖維放置于甘油溶液中12-36小時，自然干燥，得到中空纖維人造血管。本發明所制備的中空纖維表現出良好力學強度和很好的柔韌性。
【專利說明】一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及干濕法紡絲【技術領域】，具體的說是將聚己內酯通過干濕法紡絲制備中 空纖維以應用于小口徑人造血管領域。

【背景技術】
[0002] 心血管類疾病嚴重危害人類身體健康，血管重建在臨床外科中具有十分重要的地 位,全球每年大約60萬人需要各種外科手術，大多數需要合適的血管移植物。自1952年 Voorhees首次研制成功維綸人造血管，并于次年用于臨床取得成功以來，人們陸續開發出 各種材料、多種成型方法的人造血管。大中口徑人工血管替代人體大中動脈已獲成功，但 當所需血管內徑< 6mm或血流速度較低時，作為替代人體小動脈或靜脈的人工血管一直未 能獲得滿意的效果。目前小血管重建仍多采用自體血管移植。然而，由于自體可供采集的 血管數量有限，或者由于患者自身原因而不能使用自體血管，因此研制一種優良的小口徑 血管替代品就顯得特別迫切。現在普遍采用的移植血管主要是采用滌綸（Dacron)、尼龍 (Nylon)和聚四氟乙烯（ePTEF)等非降解材料編織而成，但這些非降解材料不支持內皮細 胞的粘附和生長，血管難以充分內皮化，容易產生內膜增生、血栓和阻塞等現象。此外，材料 不降解，對血管的長期適應性造成障礙。
[0003] 聚己內酯（PCL，Polycaprolacton)，由于其具有獨特的生物相容性，生物降 解性，以及良好的滲透性，使其在組織工程和生物醫用材料等領域得到極為廣泛應用。 CN101543645A的中國專利，公開了一種將聚己內酯通過靜電紡絲法制備神經導管的方法， 導管內層采用可降解高分子纖維制成的網狀導管，外層采用靜電紡絲法將聚己內酯纖維噴 射制成三維網絡狀結構。CN1810303A的中國專利，公開了一種以聚己內酯為原料制備組織 工程載體材料的方法，通過熔融紡絲制得聚己內酯纖維，將纖維剪碎填充到特定形狀的模 具中加熱熔結制得三維多孔聚己內酯工程載體材料。CN101007186A的中國專利，公開了一 種織物增強的復合人造血管，該血管由抗凝血層，織物增強層和彈性粘結層組成，血管具有 很好的抗滲透性、血液相容性和組織相容性等優點。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血 管的方法。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造 血管的方法，其特征在于，具體步驟包括：
[0006] 第一步：將聚己內酯加入η-甲基吡咯烷酮中，所得的溶液中聚己內酯的質量百分 比為20?30%，將所得的溶液在35-45°C攪拌10-14小時，得到紡絲溶液；
[0007] 第二步：將紡絲溶液過濾、靜置脫泡，然后加入注射器中進行干濕法紡絲，紡絲溶 液溫度為30°C，凝固浴溫度為20°C，紡絲溶液流量為2?4mL/min，干紡程距離為1?3cm ;
[0008] 第三步：將中空纖維先置于乙醇中12-36小時，再置于去離子水中36-60小時以 去除殘留溶劑，然后將纖維放置于甘油溶液中12-36小時，自然干燥，得到中空纖維人造血 管。
[0009] 優選地，所述的聚己內酯質均分子量為8萬。
[0010] 優選地，所述的甘油溶液的體積濃度為20-30%。
[0011] 優選地，所述第二步中的干濕法紡絲所用的干濕法紡絲裝置包括噴絲板，所述的 噴絲板由上板、中板和下板構成，上板、中板和下板從上到下依次設置并通過螺栓固定連 接，上板的中部開有中間孔，所述的中間孔中設有針管，所述的中板的中部開有紡絲溶液 孔，中板內部設有槽孔，槽孔的一端連接紡絲溶液孔，另一端連接注射器，下板的中部設有 噴絲孔，針管設于紡絲溶液孔和噴絲孔的中部，注射器可在推動裝置的推動下向紡絲溶液 孔中注入紡絲溶液，針管連接芯液瓶，芯液瓶通過管路連接二氧化碳氣體瓶，芯液瓶與二氧 化碳氣體瓶之間的管路上設有氣體調節閥，噴絲板下方設有凝固浴收集池。
[0012] 更優選地，所述的針管的下端與下板的下表面齊平。
[0013] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0014] (1)本發明所制備的中空纖維外徑為0· 5mm?2mm，壁厚為80?140um。楊氏模量 為15?20MPa，斷裂強度為2. 2?3. 4MPa斷裂伸長率為300 %?600 %，表現出良好力學強 度和很好的柔韌性。內外表面為多孔結構，斷面為蜂窩狀多孔結構。通過改變聚己內酯百 分比含量、噴絲孔內外徑大小、紡絲工藝參數可以控制中空纖維的強度與柔軟性以及纖維 孔徑、壁厚、孔隙率等結構參數。
[0015] (2)聚己內酯相對于漆給（Dacron)、尼龍（Nylon)和聚四氟乙烯（ePTEF)等材料 具有良好的生物相容性，可生物降解性，是優良的生物醫用組織工程材料。
[0016] (3)利用干濕法紡絲制備中空纖維相比于其他的制備方法最主要的優點之一是它 可以同一批次制備較長的中空纖維，方便進行工業化生產。
[0017] (4)通過干濕法紡絲，利用可降解生物材料制備中空纖維應用于人造血管領域開 創了一種新型制備人造血管的方法和思路，然后再通過改性以及細胞的吸附增殖可進一步 改善纖維性能和生物適應性。
[0018] (5)本發明制備的中空纖維人造血管相比于傳統的靜電紡纖維血管支架以及纖維 編織類血管支架具有孔隙率大，更好的通透性和柔韌性，更好的導向性，有利于血管內外物 質間的交流，養分廢物的排出等。由于是中空纖維人造血管，人類自身細胞可以沿著纖維吸 附增殖生長包裹中空纖維，待纖維降解后即可再生形成新的自生血管。
[0019] (6)本發明可應用于小口徑人造血管，可有效解決人造血管在使用中的抗滲透性， 血液相容性、組織相容性、抗血栓性、耐疲勞性等問題，可在醫療領域得到廣泛的應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例3聚己內酯中空纖維橫截面SEM圖；
[0021] 圖2為實施例4聚己內酯中空纖維外表面SEM圖；
[0022] 圖3為干濕法紡絲裝置結構示意圖；
[0023] 圖4為噴絲板的下板結構示意圖；
[0024] 圖5為噴絲板的上板結構示意圖；
[0025] 圖6為噴絲板的中板結構示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例來進一步說明本發明。
[0027] 實施例1
[0028] 如圖3所示，為干濕法紡絲裝置結構示意圖，所述的噴絲板由上板2、中板3和下板 1構成，上板2、中板3和下板1從上到下依次設置并通過螺栓固定連接，如圖4所示，所述 的上板2設有四個螺絲孔8,上板2的中部開有中間孔21，所述的中間孔21中設有針管，如 圖6所示，所述的中板3上設有四個螺絲孔8,所述的中板3的中部開有紡絲溶液孔31，中 板3內部設有槽孔32,槽孔32的一端連接紡絲溶液孔31，另一端連接注射器，如圖5所示， 下板1上設有四個螺絲孔8,下板1的中部設有噴絲孔11，針管設于紡絲溶液孔31和噴絲 孔11的中部，注射器可在推動裝置的推動下向紡絲溶液孔31中注入紡絲溶液，針管連接芯 液瓶4,芯液瓶4通過管路連接二氧化碳氣體瓶7,芯液瓶4與二氧化碳氣體瓶7之間的管 路上設有氣體調節閥6,噴絲板下方設有凝固浴收集池5。所述的針管的下端與下板1的下 表面齊平。針管與噴絲孔的橫截面為同心圓形。
[0029] 使用時，紡絲溶液設于注射器中，在推動裝置的推動下向紡絲溶液孔31中注入紡 絲溶液，二氧化碳氣體瓶7中裝有二氧化碳，通過氣體的壓力控制從芯液瓶4流入針管中的 芯液流量。紡絲時芯液從針管中噴射出來，紡絲溶液從噴絲孔中噴射出來，剛好形成中空纖 維。注射器架在推動裝置上，推動裝置可以控制紡絲溶液流速。芯液瓶連接二氧化碳氣體 瓶，通過調節氣體流量的大小來控制芯液流量。可以通過改變噴絲孔和針管的半徑大小來 獲得不同孔徑的中空纖維。通過該裝置可以小批量紡出連續的中空纖維，為大規模工業化 生產提供條件。
[0030] 實施例2
[0031] 一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，具體步驟為：
[0032] 第一步：將質均分子量為8萬的聚己內酯加入η-甲基吡咯烷酮中，所得的溶液中 聚己內酯的質量百分比為20%，將所得的溶液在40°C攪拌12小時，得到紡絲原液；
[0033] 第二步：將紡絲原液過濾、靜置水浴保溫40°C進行脫泡，使用實施例1中所述的干 濕法紡絲裝置，將紡絲溶液加入到注射器中進行干濕法紡絲，紡絲溶液溫度為30°C，凝固浴 溫度為20°C，芯液和凝固浴為乙醇，紡絲溶液流量為3. 5mL/min，芯液流量為8mL/min，干紡 程距離為lcm ;
[0034] 第三步：將中空纖維先置于乙醇中24小時，再置于去離子水中48小時（中間換水 數次）以徹底去除殘留溶劑，然后將纖維放置于25% v/v的甘油溶液中24小時以使中空纖 維在自然室溫空氣中干燥時保持原有的形貌，自然干燥，得到中空纖維人造血管。
[0035] 實施例3
[0036] -種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，具體步驟為：
[0037] 第一步：將質均分子量為8萬的聚己內酯加入η-甲基吡咯烷酮中，所得的溶液中 聚己內酯的質量百分比為25%，將所得的溶液在40°C攪拌12小時，得到紡絲溶液；
[0038] 第二步：將紡絲溶液過濾、靜置水浴保溫40°C進行脫泡，使用實施例1中所述的干 濕法紡絲裝置，將紡絲溶液加入到注射器中進行干濕法紡絲，紡絲溶液溫度為30°C，凝固浴 溫度為20°C，芯液和凝固浴為乙醇，紡絲溶液流量為3mL/min，芯液流量為10mL/min，干紡 程距離為2cm ;
[0039] 第三步：將中空纖維先置于乙醇中24小時，再置于去離子水中48小時（中間換水 數次）以徹底去除殘留溶劑，然后將纖維放置于25% v/v的甘油溶液中24小時以使中空纖 維在自然室溫空氣中干燥時保持原有的形貌，自然干燥，得到中空纖維人造血管。
[0040] 實施例4
[0041] 一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，具體步驟為：
[0042] 第一步：將質均分子量為8萬聚己內酯加入η-甲基吡咯烷酮中，所得的溶液中聚 己內酯的質量百分比為30%，將所得的溶液在40°C攪拌12小時，得到紡絲溶液；
[0043] 第二步：將紡絲溶液過濾、靜置水浴保溫40°C進行脫泡，使用實施例1中所述的干 濕法紡絲裝置，將紡絲溶液加入到注射器中進行干濕法紡絲，紡絲溶液溫度為30°C，凝固浴 溫度為15°C，固浴選擇為乙醇，芯液為水，紡絲溶液流量為3mL/min，芯液流量為10mL/min， 干紡程距離為2. 5cm ;
[0044] 第三步：將中空纖維先置于乙醇中24小時，再置于去離子水中48小時（中間換水 數次）以徹底去除殘留溶劑，然后將纖維放置于25% v/v的甘油溶液中24小時以使中空纖 維在自然室溫空氣中干燥時保持原有的形貌，自然干燥，得到中空纖維人造血管。
[0045] 表1各實施例中空纖維的實驗條件和參數
[0046]

【權利要求】
1. 一種以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，其特征在于，具體步驟包 括： 第一步：將聚己內酯加入η-甲基吡咯烷酮中，所得的溶液中聚己內酯的質量百分比為 20?30%，將所得的溶液在35-45°C攪拌10-14小時，得到紡絲溶液； 第二步：將紡絲溶液過濾、靜置脫泡，然后加入注射器中進行干濕法紡絲，紡絲溶液溫 度為30°C，凝固浴溫度為20°C，紡絲溶液流量為2?4mL/min，干紡程距離為1?3cm ; 第三步：將中空纖維先置于乙醇中12-36小時，再置于去離子水中36-60小時以去除殘 留溶劑，然后將纖維放置于甘油溶液中12-36小時，自然干燥，得到中空纖維人造血管。
2. 如權利要求1所述的以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，其特征在 于，所述的聚己內酯的質均分子量為8萬。
3. 如權利要求1所述的以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，其特征在 于，所述的甘油溶液的體積濃度為20-30%。
4. 如權利要求1所述的以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，其特征在 于，所述第二步中的干濕法紡絲所用的干濕法紡絲裝置包括噴絲板，所述的噴絲板由上板 (2)、中板（3)和下板（1)構成，上板（2)、中板（3)和下板（1)從上到下依次設置并通過螺 栓固定連接，上板（2)的中部開有中間孔（21)，所述的中間孔（21)中設有針管，所述的中 板（3)的中部開有紡絲溶液孔（31)，中板（3)內部設有槽孔（32)，槽孔（32)的一端連接紡 絲溶液孔（31)，另一端連接注射器，下板（1)的中部設有噴絲孔（11)，針管設于紡絲溶液孔 (31)和噴絲孔（11)的中部，注射器可在推動裝置的推動下向紡絲溶液孔（31)中注入紡絲 溶液，針管連接芯液瓶（4)，芯液瓶（4)通過管路連接二氧化碳氣體瓶（7)，芯液瓶（4)與二 氧化碳氣體瓶（7)之間的管路上設有氣體調節閥￠)，噴絲板下方設有凝固浴收集池（5)。
5. 如權利要求4所述的以聚己內酯為原料制備中空纖維人造血管的方法，其特征在 于，所述的針管的下端與下板（1)的下表面齊平。
【文檔編號】D01D1/02GK104213211SQ201410476431
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】王佳龍, 吉亞麗, 蔣榮嘉, 汲婷, 王辛, 吳倩, 朱蕾, 周雅靜, 王莉 申請人:東華大學