一種血管封堵裝置及栓塞膠體的制備方法

專利名稱：一種血管封堵裝置及栓塞膠體的制備方法
技術領域：
本發明屬于生物醫藥技術領域，具體涉及一種血管封堵裝置及栓塞膠體 的制備方法。
二. 背景技術-
經導管介入療法在目前乃至將來都是治療心血管等疾病的重要治療手段， 經股動脈、橈動脈等穿刺技術已經被廣泛應用于支架植入、腫瘤栓塞、冠動脈 造影等。但是術后拔管時由于動脈血壓力高，血液容易噴濺，過去通常需要進
行人工壓迫止血，首先以手指壓迫穿刺部位10—15分鐘暫時止血，然后采用沙 袋于穿刺部位按壓6—8小時。此方法按壓時間長，且無法實現自動減壓，容易 引發下肢深靜脈血栓病癥，并且給患者帶來極大的不便和痛苦。
目前很多相關研究側重于壓迫止血工具的研究，如可以調節壓力的止血按 壓器、止血帶等。但是此類壓迫止血工具仍然需要病患在手術后臥床，舒適度 也差，并不能從根源上解決病患的痛苦。還有兩類比較新的研究， 一類是采用 機械式傘鎖結構對穿刺點進行封堵，另一類是將可膨脹的植入物植入血管外壁
的組織，從而對穿剌點形成外部壓力來止血的。雖然這兩種止血器的止血效果 不錯，也可以在很大程度上減輕病患術后臥床的不便和痛苦，但是操作方法比 較繁瑣，往往要求操作醫生定位十分準確，因此一定程度上增加了手術的難度 和風險。
在材料的選擇上，過去有一些研究使用聚氨酯和聚丙烯作為可膨脹的材料 對穿刺點進行壓迫封堵。雖然這些人造高分子材料具有很優異的力學性能，如 彈性、強度等，但是這些高分子材料的生物相容性，特別是體內降解性能并不 理想。而生物大分子在生物相容性和降解性能方面有著無法比擬的優勢。明膠 就是一類應用十分廣泛的生物高分子，己經被FDA批準用于藥劑、食品等多個 領域，例如己經被醫界廣泛使用的明膠海綿就是一個典型的代表，其安全性是 有目共睹的。另一種本專利中采用的高分子是聚乙烯醇。聚乙烯醇也已經被FDA 批準用于多種藥物和醫療產品中。經有研究證明聚乙烯醇在人體生理環境下可 以被酶等降解，不會給生物體造成危害。而且聚乙烯醇具有一定的力學性能，在本發明中與明膠共混成膠提高了明膠凝膠的力學性能。 三.

發明內容
本發明需要解決的問題是給介入療法提供一種操作方便、封堵效果優異、封 堵材料安全且可體內降解的新型穿刺點封堵裝置。
本發明采用的技術方案是 一種血管穿刺點封堵裝置，具有可控推動桿、輸 送鞘、定位螺母以及封堵血管穿刺點的釘形栓塞膠體。可控推動桿可以與輸送 鞘緊密貼合，且在其頂端有可以精密調節的螺母結構。輸送鞘可以與穿刺套管 內壁緊密貼合，在其頂端有防滑的持握桿，持握桿內部有螺紋結構，與可控推 動桿的螺母結構配套。位于持握桿的下端有一定位螺母可以上下移動，以精確 調節封堵裝置在穿刺套管內的長度。穿刺點釘形栓塞膠體采用安全可靠并可生
物降解的生物相容性材料一一明膠(gelatin)和聚乙烯醇(PVA),交聯成水凝
膠并在模具中形成釘子型構造。釘形栓塞膠體放置在輸送鞘內，并在插入穿刺
套管后由可控推動桿推出。凝膠的放置方式如圖2所示。 本發明涉及栓塞膠體的輸送裝置。 本發明涉及生物相容性釘形栓塞膠體的制備。 本發明涉及生物相容性釘形栓塞膠體的體外細胞相容性實驗。 本發明涉及血管穿刺點封堵裝置的體內封堵效果模擬實驗和體內封堵效果實驗。
本發明所述的生物相容性釘形栓塞膠體的制備過程如下。
1. 將A型明膠(gelatin, typeA)與琥珀酸酐在堿性條件下反應得到羧基 化的明膠。純化凍干，溶解為16%的明膠水溶液。
2. 將聚乙烯醇溶解在雙蒸水中制成10%水溶液。
3. 將羧基化明膠溶液與聚乙烯醇溶液以1: 3， 1: 2， 1: 1， 2: 1， 3: 1
共混，用戊二醛交聯，選擇最佳混合比。
4. 將明膠、聚乙烯醇及戊一醛的混合溶液注入釘子型模具中成型。透析干
燥后從輸送鞘的頭部置入輸送鞘中。
本發明涉及的凝膠體外細胞相容性實驗的方法為將明膠、聚乙烯醇以及戊
二醛的混合溶液注入PS 24孔板中，成膠后用1XPBS清洗數次。將HUVEC細
胞培養在凝膠上，觀察細胞在凝膠上的生長增殖情況。本發明涉及的體內封堵效果模擬實驗方法為用接在潛水泵上的乳膠管模仿 血管，插入穿刺套管，并同時在套管內插入已經調節好長度的封堵裝置，通過 可控推動桿將輸送鞘中的釘形栓塞膠體緩慢推送進血管，待溶脹后，拔出穿刺 套管和封堵裝置，將凝膠留在穿刺點上，觀察水流有無噴濺。
本發明設計的體內封堵效果實驗方法為在兔子的頸總動脈處進行穿剌，在 穿刺套管內插入調節好長度的封堵裝置，通過可控推動桿將輸送鞘中的釘形栓 塞膠體緩慢推送進血管，等待數分鐘后，拔出穿刺套管和封堵裝置，將凝膠留 在穿刺點處。觀察兔子的存活率，并分別于1個月、2個月、3個月時將兔子處 死，取穿刺點處的頸總動脈做病理切片，觀察穿刺點愈合情況。
本發明的優點在于封堵裝置的結構簡單，操作方便快捷，大大減輕了病患 的痛苦。作為封堵材料的水凝膠生物相容性良好，在人體環境下數月即可完全 降解吸收。制備凝膠的材料明膠和聚乙烯醇都已經被FDA批準為可以使用在人 體且材料，并且這些材料都十分容易取得，價格低廉，大大降低的本發明的成 本。而且使用凝膠在血管穿剌點上形成的鉚釘結構進行封堵提高了封堵的效果， 降低了對操作的過高要求，避免了過去很多穿刺點封堵裝置對操作要求精確定 位的問題。 四.


1. 圖1:穿剌點封堵裝置的整體結構示意圖。1-輸送鞘，2-推送桿，3-定位 螺母，4-防滑持握桿，5-推送桿螺紋結構。
2. 圖2:穿刺點封堵裝置的細節結構示意圖。6-防滑持握桿內部螺紋結構， 7-推送桿主桿部分，8-釘形栓塞膠體。
3. 圖3:釘形栓塞膠體的實物圖。
4. 圖4:穿刺點封堵裝置體內動物實驗的圈套裝置圖。1為可控推動桿；2 為釘形栓塞膠體；3為輸送鞘；4為穿刺針；5為動脈鞘止血閥；6為推 送打和輸送鞘的鏈接方式，其中A為推送桿上的凹點，B為輸送鞘上的凸點。
5. 圖5:穿刺點封堵裝置體內封堵效果模擬實驗的結果圖。A、 B、 C為俯 視圖；D為取下的膜上凝膠封堵的效果圖。
6. 圖6:釘形栓塞膠體材料表面細胞形態照片。Control為聚苯乙烯培養板樣品A為羧基化明膠和聚乙烯醇3: 1的復合物膜；樣品B為羧基化明 膠和聚乙烯醇1: 1的顰合物膜。
7. 圖7:釘形栓塞膠體材料表面細胞增殖結果。Control為聚苯乙烯培養板； 樣品A、樣品B、樣品C、樣品D分別為羧基化明膠和聚乙烯醇3: 1、
2: 1、 1: 1 、 1: 2的復合物膜。
8. 圖8:穿刺點封堵裝置體外動物實驗中穿刺點處血管病理切片圖。A為 平滑肌細胞；B為釘形栓塞膠體；C為巨噬細胞。
五.
具體實施例方式
1. 羧基化明膠的制備
取一個1000mL的錐形瓶，將5gA型明膠(gelatin ， typeA)加入500 mL雙蒸水中，50'C加熱磁力攪拌。待明膠完全溶解后冷卻至室溫。用10M NaOH溶液調節明膠水溶液pH至12，用常溫攪拌30 min 。準確稱量琥珀 酸酐0.33g，分批緩慢加入明膠溶液中，邊加邊調節pH使之保持在12。繼 續常溫反應24h。期間每隔3h檢測pH值，若pH值降低到12—下，即用 10M的NaOH溶液調節使之恢復強堿條件。反應完成后用干凈的透析袋 (MW=7000 14000)清水透析2天，每天換水4次。凍干。
2. 釘形栓塞膠體的制備
取16 g純化好的羧基化明膠，緩慢分批加入100mL雙蒸水中，邊加邊 常溫磁力攪拌，完全溶解后制備成167。的溶液。將10g聚乙烯醇溶解在100mL 雙蒸水中，沸水浴加熱攪拌溶解，制備成10%的水溶液。將明膠溶液和聚乙 烯醇溶液3:1(v/v)充分混合，加入25%戊二醛溶液30 u L/mL混合溶液， 攪拌均勻，注入釘子型模具中，于6(TC恒溫烘箱中充分交聯1h，取出，雙 蒸水透析2天，每天換水4次，常溫干燥過夜。如圖3所示，左邊的為干燥 后的釘形栓塞膠體，右邊的為在水中溶脹后的栓塞膠體。溶脹前后的釘形栓 塞膠體的體積有2 3倍的體積變化，這樣的體積增長可以有效地封堵穿刺 點，又不會對動脈血管造成堵塞的危險。并且釘形結構可以在釘子頭部溶脹 后就進行拔管操作，大大縮短了止血操作的時間，減輕病患的痛苦。
3. 釘形栓塞膠體的細胞相容性實驗將16%明膠水溶液和10%聚乙烯醇水溶液以體積比1: 2， 1: 1， 2: 1,
3: 1混合均勻，加入25%戊二醛溶液30 lil/mL混合溶液，用移液槍吹打 均勻，注入24孔板(聚苯乙烯)中，毎孔200pI，在6(TC恒溫烘箱中充分 交聯1 h，得到薄而透明的凝膠膜。另外分別取16%的明膠水溶液(每毫升 與30u l 25%戊二醛溶液混合均勻)和10%的聚乙烯醇溶液，在24孔板中成 膜，作為對照組。將24孔板取出室溫下用1 mL 1 x PBS浸泡30 min后吸出， 反復數次。8W紫外照射滅菌30 min。將HUVEC細胞用0.25%的胰酶從細 胞培養瓶中消化下來，1000r/min離心5min。然后用1640培養液(含10% 小牛血清)10mL充分吹散懸浮，制成1xi()SceU/mL的懸液。在鋪有凝膠 膜的孔中每孔加入500iiL此細胞懸液。于37'C 5%(102培養箱中培養，分 別于24h、 48h、 72h觀察細胞生長增殖情況，拍照。如圖6所示，當羧基 化明膠溶液與聚乙烯醇溶液以3: 1的體積比混合后(樣品A)，細胞在其表 面貼壁生長的情況與空白對照沒有太明顯的區別。當羧基化明膠溶液與聚乙 烯醇溶液混合的比例改為1: 1 (樣品B)時，隨著培養時間的增加，72h 時在貼壁的細胞當中已經出現了明顯的細胞團聚情況。而聚乙烯醇上細胞無 法分散貼壁生長， 一直都是團聚生長，狀態欠佳。本發明所用的釘形栓塞膠 體采用了樣品A中的高明膠配方，具有很好的細胞相容性，有利于內皮細 胞的貼附生長，有利于穿刺點創口的愈合。
用相同的方法和混合比例在96孔板中成膜，每孔加入混合凝膠30 nl。 每個比例成4塊膜，用于4個時間點的測量。將HUVEC細胞用0.25%的胰 酶從細胞培養瓶中消化下來，1000r7min離心5min。然后用1640培養液(含 10%小牛血清)10mL充分吹散懸浮，制成1xi()5cell/mL的懸液。在鋪有 凝膠膜的孔中每孔加入100u L此細胞懸液。于37°C 5%〔02培養箱中培養， 并分別于12h、 24h、 48h、 72h分別向各個比例的孔中加入25" l 5XMTT 溶液，37。C孵育4h，吸出上清，每孔加入100ulDMSO混勻；靜置30min， 于酶標儀上測量光吸收。如圖7所示，從樣品A到樣品D，羧基化明膠的 含量越來越低(3: 1 1: 2)，而細胞增殖的速率也越來越低。樣品A的細 胞增殖基本與空白培養板上的無異。因為明膠的細胞相容性很好，也有助于 細胞貼壁，而聚乙烯醇表面則不利于細胞的貼壁增殖，因此本發明所使用的釘形栓塞膠體采用了高明膠含量的配方(3: 1)，在這個比例上細胞的增殖 良好，有助于內皮在較短的時間內愈合創口，起到更好的治療效果。
4. 本穿刺點封堵裝置的體內封堵效果模擬實驗-
將2中所制備的釘子型凝膠大頭向外從輸送鞘的頂端塞入，同時從尾部 插入可控推動桿，移動定位螺母調節好插入穿刺套管的長度。
在潛水泵兩端接兩段直徑8mm的乳膠管，兩段乳膠管中間接一段直徑 8mm的有機玻璃管，有機玻璃管上開一個5mmX5mm的口，在口上用乳 膠膜封上。調節潛水泵得到合適的水流速度，將穿刺套管從乳膠膜上穿入。 然后在套管內插入本封堵裝置，旋轉可控推動桿上的螺母，逐漸將釘形栓塞 膠體推入血管中，推入的長度為1mm左右。靜置數分鐘后凝膠溶脹，緩慢 將套管和本封堵裝置同時抽離血管，抽離的同時旋動可控推動桿的螺母將輸 送鞘中的凝膠完全送出。釘形栓塞膠體一部分在有機玻璃管中， 一部分在有 機玻璃管外。往管外的凝膠上噴水使之溶脹，于是在穿刺點處形成一個鉚釘 狀的凝膠。水流無外溢噴濺的情況。如圖5所示，鉚釘狀的凝膠溶脹后完全 封堵了穿刺點創口。
5. 本穿刺點封堵裝置的體內封堵效果實驗
靜脈復合麻醉生效后，實驗兔仰臥位固定四肢及頸部，備皮。頸部前正 中矢狀切口約3cm，鈍性分離顯露一側頸總動脈2cm左右，頸總動脈直徑 2—2.4mm;雙目6倍光學手術顯微鏡下，以血管穿刺針Selchngs法向心穿 刺兔頸總動脈，留置動脈鞘后，經動脈鞘止血閥，送入組裝好的封堵裝置， 使輸送管頭端與動脈鞘頭端平齊，操作推送桿(B嵌A)，使栓塞體前移0.5mm 暴露在血液中，停頓2-3分鐘后，后撤動脈鞘，后撤有阻力時停頓1-2分鐘， 繼續后撤動脈鞘至血管壁外，有血液從栓塞體周滲出，停頓十余秒，可見位 于血管外壁與封堵裝置頭端的栓塞體膨脹體積增大，滲血停止，繼續后撤動 脈鞘至脫離栓塞體，可見外露栓塞體b《約0.5mm，體積增大2-3倍。同法操 作對側頸總動脈后，連續縫合頸正中切口，歸籠飼養。
栓塞體封堵頸總動脈后一小時，離斷取出實驗段動脈，沿穿刺點對側緣 縱向剖開動脈管壁，見栓塞體血管內部分血栓覆蓋，占據穿剌點處管腔截面 積約40%。栓塞體封堵頸總動脈后一個月，離斷取出實驗段動脈，沿穿刺點對側緣縱向剖開動脈管壁，見栓塞體血管內部分內膜光滑覆蓋，占據穿刺點 處管腔截面積約10% 15%; 40%甲醛水溶液固定，石蠟包埋，超薄切片， H-E染色。如圖8所示，高倍鏡下可見穿刺點處內皮細胞層完整，栓塞體內 大量巨嗜細胞聚集，呈空泡狀。
權利要求
1.一種血管封堵裝置，其特征是由可控推送桿、輸送鞘、定位螺母以及封堵血管穿刺點的釘形栓塞膠體構成。
2. 根據權利要求1所述的封堵裝置，其特征是可控推送桿可以和輸送鞘內壁 緊密貼合；頂端具有螺紋螺母構造。
3. 根據權利要求1所述的封堵裝置，其特征是輸送鞘可以緊貼動脈鞘內壁， 上端有方便操作的持握桿，持握桿內部具有螺紋結構，與可控推送桿上的螺 母相配套。
4. 根據權利要求1所述的封堵裝置，其特征是定位螺母套在輸送鞘外壁，可 以上下滑動以精確調節輸送鞘在穿刺套管內的長度。
5. 根據權利要求1所述的封堵裝置，其特征是封堵血管穿剌點的釘形栓塞膠體，由羧基化的明膠(gelatin)和聚乙烯醇(PVA)共混交聯而成，并具有 釘形構造，由一圓盤結構連接一桿狀結構。
6. 根據權利要求1所述的封堵裝置，其特征是血管穿刺點的釘形栓塞膠體的制備方法由以下步驟構成1) 將A型明膠(gelatin, type A)與琥珀酸酐在堿性條件下反應得到羧基 化的明膠，純化凍干，溶解為16%的明膠水溶液；2) 將聚乙烯醇溶解在雙蒸水中制成10%水溶液；3) 將羧基化明膠溶液與聚乙烯醇溶液以1: 3， 1: 2， 1: 1， 2: 1， 3: 1共混，用戊二醛交聯，選擇最佳混合比；4) 將明膠、聚乙烯醇及戊二醛的混合溶液注入釘子型模具中成型，透析干燥后從輸送鞘的頭部置入輸送鞘中。
全文摘要
本發明屬于生物醫藥技術領域，具體涉及一種醫用外科動脈穿刺點封堵裝置及封堵材料的制備方法，所述裝置由可控推送桿、輸送鞘、定位螺母以及封堵血管穿刺點的釘形栓塞膠體組成。本發明所涉及的裝置部分具有微調可控，方便手術實際操作，有效縮短術后穿刺點封堵止血的優點。本發明所涉及的釘形栓塞膠體具有安全無毒，生物相容性優越，可體內降解，且構造可有效提高封堵效果等特點。本發明在動物模型中顯著提高了創口封堵、止血的速度，作為一種理想的動脈穿刺點封堵裝置具有廣闊的應用前景。
文檔編號A61L31/04GK101601595SQ20091003202
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月7日 優先權日2009年7月7日
發明者可 吳, 孫劍濤, 張峻峰, 陳江寧 申請人:南京大學;南京大學醫學院附屬鼓樓醫院