本發明涉及醫療器械領域，尤其涉及一種交聯人工生物瓣膜及其制備方法。
背景技術：
隨著經濟發展和人口老齡化，老年型鈣化性主動脈瓣疾病(cavd)的發病率呈現上升趨勢，成為僅次于冠心病和高血壓的心血管疾病。我國一項回顧性非隨機研究分析提示50歲以上的中老年患者主動脈瓣鈣化(avc)的發病率達49.38％。隨著人口的老齡化，鈣化性主動脈瓣狹窄(cas)的發病率增加，即將成為我國瓣膜病的首要病因。
使用人工瓣膜進行主動脈瓣植換(avr)是處理各種類型的主動脈瓣病變的金標準。經導管主動脈生物瓣置入(tavr，或稱tavi)術在世界范圍內的應用趨勢日益增多。這可能是因為與傳統外科avr的高風險相比，該技術有減少死亡率和發病率的潛力。經導管主動脈瓣膜植入術作為一種創傷較小，風險較低的治療方法給重度主動脈瓣狹窄患者，特別是不能開胸手術的患者，帶來了新的希望。隨著介入人工心臟生物瓣的廣泛使用，如何提高其使用壽命，降低生物瓣膜的衰壞是我們面臨的重要難題。
現有生物瓣膜基本上都是采用單獨的戊二醛溶液進行交聯，在一定條件下達到使用范圍的力學性能和耐久性，并擁有良好的生物相容性，然后將生物瓣膜縫制于一種記憶金屬支架上，隨后保存在一定濃度戊二醛保存液中。在進行心臟瓣膜置換手術之前，要將瓣膜運輸至醫院手術室，對瓣膜進行清洗，隨后通過輸送器裝置將瓣膜輸送至病人心臟中。在上述瓣膜的制作、縫制、運輸和使用過程中，瓣膜必須保存在特定的保存液中并保證瓣膜是濕的狀態。
國內外現有的交聯后的生物瓣膜在制作、縫制、運輸和使用過程中，必須保存在特定的保存液中并保證瓣膜是濕的狀態，使得瓣膜在制備過程中需要額外的條件以至于制備過程繁瑣，在運輸過程中必須瓣膜與輸送器分開，瓣膜需術前裝載、裝載時須清洗掉瓣膜上殘留的保存液，易損失引起鈣化而失活和增加感染細菌的風險，同時限制其臨床應用推廣。增加了生物瓣膜保存、運輸以及使用的成本。而且生物瓣膜經過戊二醛交聯后，瓣膜上常常會殘留未配對的來自戊二醛的醛基和瓣膜蛋白質組織上的羧基，醛基和羧基易與鈣離子結合，導致生物瓣中存在鈣化位點，這是引起生物瓣鈣化的一個重要原因。同時因濕膜裝載，瓣膜壓縮尺寸無法進一步減小，減小了病人適應范圍，限制瓣膜置入路徑，增加了血管并發癥。
隨著tavr臨床經驗的逐漸積累，其并發癥逐漸減少，適應證有逐漸向更年輕的患者、中低危患者擴展的趨勢。目前所有商業化的經導管主動脈瓣膜在應用過程中，潛在問題逐漸凸顯，主要包括如下：
1.瓣膜耐久性不夠，無法滿足瓣膜病人年輕化趨勢；
2.瓣膜壓縮尺寸無法進一步減小，減小了病人適應范圍，限制瓣膜置入路徑，增加了血管并發癥；
3.瓣膜需術前裝載、易鈣化而失活、耐久性差和制造儲運條件苛刻等缺陷限制其臨床應用推廣；
4.現有的人工生物瓣的生物相容性仍然不足；人工生物瓣的生物相容性是影響瓣膜使用壽命的一個重要原因，消除瓣膜的免疫原性能夠增強宿主內皮細胞爬覆功能，降低瓣周漏發生機率。
因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現要素：
鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種交聯人工生物瓣膜及其制備方法，旨在解決現有的人工生物瓣膜耐久性不夠，瓣膜壓縮尺寸無法進一步減小，瓣膜需術前裝載，易鈣化而失活，制造儲運條件苛刻以及生物相容性差的問題。
本發明的技術方案如下：
一種交聯人工生物瓣膜的制備方法，包括步驟：將人工生物瓣膜浸入戊二醛和含特定化學官能團的聚合物組成的混合溶液中，進行交聯固定，得到交聯人工生物瓣膜；其中，所述特定化學官能團為羥基、羧基、異氰酸酯基或硅氧烷基。
所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法，其中，所述含特定化學官能團的聚合物包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚二元醇、甲殼素、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚氨酯、聚硅氧烷中的至少一種。
所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法，其中，所述戊二醛的濃度為0.1％～5％。
所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法，其中，所述含特定化學官能團的聚合物的濃度為10％～50％。
所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法，其中，交聯固定的溫度為25～45℃。
所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法，其中，交聯固定的時間為1～7天。
所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法，其中，所述制備方法還包括：將人工生物瓣膜浸入戊二醛和所述含特定化學官能團的聚合物組成的混合溶液中，進行交聯固定后，取出在5～45℃下完全干燥。
一種交聯人工生物瓣膜，其采用以上任一項所述的制備方法制成。
有益效果：本發明所述交聯人工生物瓣膜的制備方法，能夠增強瓣膜的理化性能和生物相容性，提高瓣膜的使用壽命，同時使瓣膜在干燥的狀態下仍然能夠保持柔韌的性質，從而降低了瓣膜的生產、運輸成本，簡化了瓣膜的使用流程。
附圖說明
圖1為本發明瓣膜與交聯劑及所述含特定化學官能團的聚合物發生化學反應的方程式示意圖(圖中聚合物上的r基團表示羥基、羧基、異氰酸酯基或硅氧烷基)。
具體實施方式
本發明提供一種交聯人工生物瓣膜及其制備方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
本發明創造性的將人工生物瓣膜(簡稱瓣膜)通過戊二醛和含特定化學官能團的聚合物混合溶液進行交聯，混合溶液中所含化學官能團與瓣膜中的基團發生化學反應，瓣膜在與戊二醛發生交聯的同時，也能夠與聚合物中的羥基、羧基、異氰酸酯基或硅氧烷基等特定化學官能團產生穩定的化學共價鍵，改進了瓣膜的柔順化性能，使瓣膜在干燥狀態下依然能保持良好的理化性能，解決了預裝瓣的材料限制問題。
需要說明的是，本發明所述人工生物瓣膜包括但不限于豬心包瓣膜、牛心包瓣膜等動物心包瓣膜。
本發明較佳實施例的交聯人工生物瓣膜的制備方法，包括步驟：將人工生物瓣膜浸入戊二醛和含特定化學官能團的聚合物組成的混合溶液中，進行交聯固定，得到交聯人工生物瓣膜；其中，所述特定化學官能團為羥基、羧基、異氰酸酯基或硅氧烷基。
優選的，本發明較佳實施例中，所述制備方法還可以包括：將人工生物瓣膜浸入戊二醛和所述含特定化學官能團的聚合物組成的混合溶液中，進行交聯固定后，取出在5～45℃下完全干燥。
也即是說，本實施例中，所述交聯人工生物瓣膜的制備方法可以包括兩步：1.生物瓣膜的交聯；2.低溫干燥。本發明將經過以上所述混合溶液處理后的瓣膜取出，在低溫狀態下干燥，得到的完全干燥后的交聯人工生物瓣膜，仍然具有良好的柔韌性和力學性能。
本發明所述戊二醛和含特定化學官能團的聚合物組成的混合溶液，是將戊二醛和所述含特定化學官能團的聚合物共混，成為一種新的交聯劑配方，經該配方交聯后的瓣膜可以進行干燥處理，且瓣膜干燥后依然是柔潤的；而傳統的交聯瓣膜干燥后會變脆，導致無法使用。
當所述特定化學官能團為羥基時，以豬心包瓣膜為例，未交聯時的豬心包膜為膠原蛋白，含有大量氨基和羧基，經過戊二醛和含特定化學官能團的聚合物共混溶液的交聯，氨基與醛基，羧基與羥基反應，形成共價鍵，這樣形成的瓣膜具有更好的柔韌性，同時在干燥狀態下依然能夠保持。
進一步的，在本實施例中，所述含特定化學官能團的聚合物包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚二元醇、甲殼素、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚氨酯、聚硅氧烷中的至少一種。本發明所述含特定化學官能團的聚合物溶液是對人體無毒無害的液體，并且是優良的增韌劑。
在本實施例中，當所述特定化學官能團為羥基時，所述含特定化學官能團的聚合物為聚乙二醇、聚乙烯醇、聚醚二元醇或甲殼素；當所述特定化學官能團為羧基時，所述含特定化學官能團的聚合物為聚羥基乙酸或聚乳酸；當所述特定化學官能團為異氰酸酯基時，所述含特定化學官能團的聚合物為聚氨酯；當所述特定化學官能團為硅氧烷基時，所述含特定化學官能團的聚合物為聚硅氧烷。
本發明采用具有增韌效果的含特定化學官能團的聚合物，能夠通過化學共價鍵與瓣膜表面結合，使瓣膜也具備很好的柔韌性，使瓣膜能夠在干燥條件下仍然保持優良的柔韌性，從而使本發明交聯方法能夠應用到干燥瓣膜的制備，實現瓣膜的干燥保存。
本發明的交聯固定方法，將具有柔順作用的含特定化學官能團的聚合物通過化學共價鍵與瓣膜相結合，使這種聚合物覆蓋在瓣膜表面，將聚合物的柔韌性賦予瓣膜，同時含特定化學官能團的聚合物也有一部分接到了瓣膜的組織內部，從而進一步增強了增韌效果。
本發明采用人工生物瓣膜經戊二醛和含羥基聚合物混合溶液進行交聯。溶液中的戊二醛和含特定化學官能團的聚合物通過化學共價鍵與瓣膜表面結合，使瓣膜具備良好物理與化學性能的同時也具備很好的柔韌性，并且能夠在干燥條件下仍然保持優良的柔韌性，實現瓣膜的干燥保存。同時該方法降低瓣膜材料厚度并具備褶皺自平復功能，組織去活化，降低了材料的免疫原性，增強了宿主內皮細胞爬覆能力，減少遠期的瓣周漏的發生率，增加了生物瓣膜的使用壽命。
如圖1所示，圖1示出了本發明人工生物瓣膜與交聯劑及所述含特定化學官能團的聚合物發生化學反應的方程式。在本發明中，戊二醛通過醛基與瓣膜中的氨基發生交聯反應，增強瓣膜的物理與化學性能；所述含特定化學官能團的聚合物通過末端的特定化學官能團與瓣膜中的氨基或羥基進行化學反應，在交聯作用的同時使瓣膜表面覆蓋一層聚合物。聚合物的分子量較大，則單個聚合物分子在瓣膜表面覆蓋的范圍也較大，因此所述含特定化學官能團的聚合物很容易將自身的化學物理性能賦予人工生物瓣膜。
更具體的，如圖1所示，戊二醛通過醛基與瓣膜中的氨基發生交聯反應；聚合物通過末端羥基與瓣膜中羧基進行化學反應，或末端羧基與瓣膜中氨基或羥基進行化學反應，或末端異氰酸酯基與瓣膜中氨基或羥基發生反應，或末端硅氧烷基與瓣膜中氨基進行反應，在交聯作用的同時使瓣膜表面覆蓋一層聚合物。
進一步的，在本實施例中，所述戊二醛的濃度為0.1％～5％。例如所述戊二醛的濃度可以為0.1％、1％、2％、3％、4％或5％。
進一步的，在本實施例中，所述含特定化學官能團的聚合物的濃度為10％～50％。例如，所述含特定化學官能團的聚合物的濃度可以為10％、20％、30％、40％或50％。
進一步的，在本實施例中，交聯固定的溫度為25～45℃。例如，交聯固定的溫度可以為25℃、30℃、35℃、40℃或45℃。
進一步的，在本實施例中，交聯固定的時間為1～7天。例如，交聯固定的時間可以為1天、2天、3天、4天或5天。
具體實施時，本發明人工生物瓣膜的交聯步驟可以為：將人工生物瓣膜浸入戊二醛和含特定化學官能團的聚合物混合溶液中進行交聯，其中戊二醛濃度為0.1％～5％，含特定化學官能團的聚合物濃度為10％～50％，交聯時間為1天～7天，同時控制溫度為25～45℃，并保證瓣膜平整展開。
本發明還提供了一種交聯人工生物瓣膜，其采用以上所述的交聯人工生物瓣膜的制備方法制成。
通過采用本發明所述交聯人工生物瓣膜的制備方法，使瓣葉更薄，更牢固，更耐久，生物相容性更好，性狀更穩定。瓣葉厚度的減小使得瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，而且該方法可以應用到干燥瓣膜的制備，實現了瓣膜可預裝至輸送系統內出廠，隨時可用，無需術前安裝，縮短了手術時間，降低了患者術中等待瓣膜植入期間造成的死亡風險。用該方法交聯的瓣膜，無需放置于含有戊二醛的儲存液中保存的可預裝系統，徹底解決了瓣膜耐久性問題，提高了瓣膜的生物相容性，降低了免疫原風險引起的心內膜炎發生概率，增強了宿主內皮細胞爬覆功能，降低了瓣周漏發生概率。
下面以具體實施例對本發明做詳細說明：
實施例1
將豬心包瓣膜在45℃溫度下，5％的戊二醛和10％的聚乙二醇、20％的聚乙烯醇混合溶液中交聯浸泡2天，取出在45℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例2
將豬心包瓣膜在40℃溫度下，4％的戊二醛和20％的聚醚二元醇混合溶液中交聯浸泡5天，取出在35℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例3
將豬心包瓣膜在35℃溫度下，3％的戊二醛和30％的甲殼素混合溶液中交聯浸泡3天，取出在35℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例4
將豬心包瓣膜在30℃溫度下，2％的戊二醛和10％的聚羥基乙酸、20％的聚乳酸混合溶液中交聯浸泡1天，取出在25℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例5
將豬心包瓣膜在35℃溫度下，1％的戊二醛和40％的聚氨酯混合溶液中交聯浸泡1天，取出在25℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例6
將豬心包瓣膜在25℃溫度下，0.1％的戊二醛和50％的聚硅氧烷混合溶液中交聯浸泡1天，取出在5℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例7
將豬心包瓣膜在25℃溫度下，0.1％的戊二醛和10％的聚硅氧烷混合溶液中交聯浸泡1天，取出在5℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
實施例8
將豬心包瓣膜在25℃溫度下，0.1％的戊二醛和10％聚乙二醇混合溶液中交聯浸泡7天，取出在5℃下完全干燥后，得到交聯人工生物瓣膜；經檢測發現，本實施例制備的交聯人工生物瓣膜干燥后依然保持著優良的柔韌性，瓣膜壓縮后的外形尺寸降低80％，且生物相容性良好，性狀穩定。
綜上所述，本發明提供了一種人工生物瓣膜及其制備方法，所述制備方法包括步驟：將人工生物瓣膜浸入戊二醛和含特定化學官能團的聚合物組成的混合溶液中，進行交聯固定，得到交聯人工生物瓣膜；其中，所述特定化學官能團為羥基、羧基、異氰酸酯基或硅氧烷基。本發明所述交聯人工生物瓣膜的制備方法，能夠增強瓣膜的理化性能和生物相容性，提高瓣膜的使用壽命，同時使瓣膜在干燥的狀態下仍然能夠保持柔韌的性質，從而降低了瓣膜的生產、運輸成本，簡化了瓣膜的使用流程。
應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。