本发明属于医用生物涂层材料,具体涉及一种超声驱动促血管组织修复的涂层及其制备方法与应用。
背景技术:
1、随着现代社会的快速发展,生活节奏的急剧加快及不健康生活习惯的普遍化,心血管疾病已成为全球范围内的主要健康威胁,尽管医疗技术在不断进步,但心血管疾病治疗中仍然面临诸多关键问题和挑战。人工心脏瓣膜、人工小血管、封堵器和血管支架等为代表的心血管植介入器械,广泛应用于心血管疾病的临床治疗。以血管支架为例,现有的药物涂层支架虽然能够有效预防血管再狭窄,但其涂层中的药物可能会抑制内皮细胞的正常生长,导致血管内皮化延迟或不完全,从而增加晚期血栓形成的风险;全降解支架虽具备一定的生物相容性和可降解性,但其降解过程中的力学稳定性不足,可能导致支架在降解后期失去支撑作用,进而影响治疗效果。因此,开发具有更好生物相容性的材料或表面涂层,减少免疫反应和炎症反应,探索表面功能化技术,以促进更快的内皮化和器械整合,此外,进一步提高心血管植介入器械的安全性、有效性和适用性,仍然是当前心血管疾病治疗中亟需解决的难题。
2、近年来,多功能表面的植介入器械已成为心血管疾病治疗研究的前沿领域之一。在器械表面引入多种功能性涂层和材料,使其具备更为广泛的生物活性和治疗潜力。目前,大部分研究主要是以化学改性和生物改性为主,其植入后易因生物体内的复杂环境(如免疫反应、炎症反应、蛋白质吸附)应答,从而带来失效的风险。这些反应可能导致材料的降解、机械性能的降低或生物活性的丧失。智能化材料正在引领多功能心血管植介入器械的发展趋势,智能化材料能够响应外部刺激(如电、光、热或超声波),实现动态的药物释放和细胞选择性。这种响应性使得智能化材料能够在治疗过程中根据具体的需求和外部环境条件调整其行为,提供更精准和个性化的治疗方案。这种材料的应用有望在靶向治疗、减少副作用和提高治疗效果等方面带来显著的优势,特别是在复杂和多变的生物环境中,然而,光的穿透深度有限,难以作用于深层组织或心血管植介入器械的内部结构,这限制了其在心血管植介入器械应用中的广泛使用;此外,热刺激会引发炎症反应或破坏细胞结构。
技术实现思路
1、针对上述现有技术,本发明公开了一种超声驱动促血管组织修复的涂层及其制备方法与应用,以解决现有技术中心血管植介入器械的涂层生物相容性差、副作用明显及治疗效果单一的技术问题。
2、为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:提供一种超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其包括以下步骤:
3、s1:将压电材料和抗凝血剂溶解于溶剂中,加热并离心后得到静电纺丝溶液;
4、s2:采用静电纺丝装置将静电纺丝溶液纺丝加工后得到高度取向排列的纳米纤维;
5、s3:对高度取向排列的纳米纤维进行干燥和退火处理后即得;干燥温度为37~50°c,干燥时间为1~3d;退火温度为80~150°c,退火时间为1~24h。
6、进一步,步骤s1中压电材料为有机压电聚合物;抗凝血剂为抗凝药物或铜盐;溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙酸、三氟乙醇和丙酮中的一种或两种的混合液,溶剂包括两种组分时,组分之间的体积比为5~9:1~5。
7、进一步,有机压电聚合物为聚左旋乳酸、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯三氟乙烯;抗凝药物为肝素、华法林、比伐卢定、阿哌沙班、利伐沙班或达比加群酯;铜盐为氯化铜、氧化铜或碳酸铜。
8、进一步,压电材料、抗凝血剂和溶剂的料液比为1g:22~50mg:4~8ml。
9、进一步,步骤s1中加热温度为37~100°c,加热时间为0.5~12h;离心转速为1000~10000rpm,离心时间为1~60min。
10、进一步,步骤s2中纺丝加工正高压电压为10~30kv,注射速率为0.1~2ml/h,注射针头距接收装置10~20cm,转轴转速为500~5000rpm。
11、进一步,步骤s3中干燥前用浓度为50~100wt%的乙醇溶液浸泡纳米纤维,浸泡时间为20~45min。
12、本发明还公开了以上超声驱动促血管组织修复的涂层在制备医用植入材料中的应用。
13、进一步,医用植入材料为心血管植介入器械,心血管植介入器械为血管支架、心脏封堵器、人工心脏瓣膜或人工小血管。
14、通过调节外部超声波频率,能在时间和空间上有效调节涂层中抗凝血剂的释放,超声功率为1~10w/cm2,超声频率为1~10mhz,超声时间为1~60min。
15、本发明的有益效果是:
16、1、本发明利用静电纺丝技术制备得到的超声驱动促血管组织修复的涂层,其具有良好的生物相容性,利用其制备的心血管植介入器械,因涂层中纳米纤维分别均匀并且涂层表面具有高度取向排列的拓扑结构,有利于在血管生成过程中,引导内皮细胞沿着一定的方向进行迁移和增殖,降低血栓形成的风险。
17、2、本发明中涂层能响应外部超声波信号,通过超声波其能量传递和振动来激活涂层,并触发抗凝血剂的靶向释放,这个属于物理过程,超声波并没有改变药物或涂层的化学性质,此外,可通过控制外部超声波频率大小,控制涂层的压电输出以及涂层中药物释放的时间和剂量;超声刺激还能促进血管内皮细胞的增殖和迁移,同时,抑制平滑肌细胞的增殖,从而加速受损血管壁的修复和恢复正常功能。此外,超声刺激能够通过调节细胞的信号传导途径,抑制炎症反应。
18、3、本发明所制备的超声驱动促血管组织修复的涂层可应用于制备心血管植介入器械,涂层中压电材料可以使器械具备主动调节功能,当器械受到外界的血流动力学压力时,它能够产生电荷,通过电刺激作用于血管壁,有助于细胞的增殖和迁移,从而促进内皮细胞的再生和修复,这种自适应调节能力有助于改善心血管植介入器械的生物相容性。
1.一种超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于:步骤s1中所述压电材料为有机压电聚合物;所述抗凝血剂为抗凝药物或铜盐;所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙酸、三氟乙醇和丙酮中的一种或两种的混合液,溶剂包括两种组分时,组分之间的体积比为5~9:1~5。
3.根据权利要求2所述的超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于:所述有机压电聚合物为聚左旋乳酸、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯三氟乙烯;所述抗凝药物为肝素、华法林、比伐卢定、阿哌沙班、利伐沙班或达比加群酯;所述铜盐为氯化铜、氧化铜或碳酸铜。
4.根据权利要求1~3任一项所述的超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于:压电材料、抗凝血剂和溶剂的料液比为1g:22~50mg:4~8ml。
5.根据权利要求1所述的超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于:步骤s1中加热温度为37~100°c,加热时间为0.5~12h;离心转速为1000~10000rpm,离心时间为1~60min。
6.根据权利要求1所述的超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于,步骤s2中纺丝加工正高压电压为10~30kv,注射速率为0.1~2ml/h,注射针头距接收装置10~20cm,转轴转速为500~5000rpm。
7.根据权利要求2所述的超声驱动促血管组织修复的涂层的制备方法,其特征在于:步骤s3中干燥前用浓度为50~100wt%的乙醇溶液浸泡所述纳米纤维,浸泡时间为20~45min。
8.一种超声驱动促血管组织修复的涂层,其特征在于:采用权利要求1~8任一项所述的制备方法所制得。
9.一种超声驱动促血管组织修复的涂层的应用,其特征在于:将权利要求8所述的超声驱动促血管组织修复的涂层应用于制备医用植入材料。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:所述医用植入材料为心血管植介入器械,所述心血管植介入器械为血管支架、心脏封堵器、人工心脏瓣膜或人工小血管。