CN102172338B - 梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置，包括多级反应液容器、夹具、移动器、旋转挂架、机架和电机。多级反应液容器包括多个反应液容器，其中分别容纳不同的用于人工生物瓣化学改性的修饰剂溶液；夹具夹住人工生物瓣并固定于旋转挂架，旋转挂架安装在移动器上且能够被控制旋转，以将人工生物瓣浸入不同的修饰剂溶液中；移动器由机架支撑且能够被控制竖直移动，使人工生物瓣的不同部位浸入修饰剂溶液中；电机固定于机架上，以给移动器和旋转挂架提供动力。所述装置利用梯度浸没式化学改性方法对人工生物瓣进行多级改性，实现了人工生物瓣的改性的连续化操作。所述装置制得的人工生物瓣的分子间交联点分布合理，具有优异的区间柔韧性和边缘刚性。

Description

梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置

技术领域

本发明属于医疗器械领域，特别是涉及一种化学改性人工生物瓣的装置。

背景技术

在人工生物瓣的制备过程中，心包材料的化学改性影响到人工生物瓣的最大张力、断裂伸长率、弹性模量。心包材料的强度与其胶原纤维的构架是直接相关的，并且由于胶原纤维交联点的多样性，导致牛心包的强度具有各向异性。因此，能否做到有效控制心包材料的胶原纤维交联点就显得十分关键。在人工生物瓣的制备过程中，心包材料植入体内所形成的钙化形态和钙化区的分布与钙化速率各不相同。心包材料的疏水性对钙化的影响也很大。目前的钙化机理的研究表明生物材料会先在弹力纤维上，钙离子与弹性朊基质相互作用形成带正电的聚合物，从而吸引了血中带负电荷的磷酸根离子，中和了钙键基质的正电性，形成钙磷酸盐促成钙化结晶的形成，最终会导致人工生物瓣的钙化。另外，体内钙磷水平也与钙化密切相关。现有技术通常采用完全浸没式工艺鞣制心包材料。但是，这样制备出的心包材料的耐久性存在很多问题。临床实践证实，生物瓣膜5-7年失功率达50％左右，其中钙化和撕裂是导致失功的主要原因，且两者并存互为因果。钙化多发生在瓣叶与支架相交处及基底部，撕裂也多沿瓣脚自上而下直达基底部，架脚顶端包脚缝线处是撕裂的起点。

Jason C.Isenburg，Dan T.Simionescu，Naren R.Vyavahare.的文献“Tannic acid treatment enhances biostability and reduces calcification ofglutaraldehyde fixed aortic wall”(Biomaterials.2005，26：1237-1245)采用完全浸没式的工艺手段来进行心包材料的化学修饰。

E.Jorge-Herrero，P.Fernández，J.Turnay，N.Olmo，P.Calero，R.García，I.Freile，J.L.Castillo-Olivares.的文献“Influence of differentchemical cross-linking treatments on the properties of bovine pericardiumand collagen”(Biomaterials.1999，20：539-545)采用搅动式完全浸没式的工艺手段来进行心包材料的化学修饰。

但是，现有技术中的这种完全浸没式化学改性人工生物瓣(如心包材料)工艺存在过度改性的问题，无法很好地调控心包材料的胶原纤维交联点的多样性，不能使心包材料的力学强度和柔韧性能很好地兼顾，且不能预防人工生物瓣膜的钙化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明采用了梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置，可以有序而准确地进行心包材料的化学改性过程，避免了完全浸没式化学改性过程中的过度改性，从而很好地调控心包材料的胶原纤维交联点的多样性，使得心包材料的力学强度和柔韧性能很好地兼顾。此外，所述装置利用梯度浸没式化学改性方法对人工生物瓣进行多级改性，同时实现了人工生物瓣的改性的连续化操作。根据本发明的装置制得的人工生物瓣的分子间交联点分布合理，具有优异的区间柔韧性和边缘刚性。

本发明提供一种梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置，其包括多级反应液容器、夹具、移动器、旋转挂架、机架和电机。所述多级反应液容器包括多个反应液容器，所述多个反应液容器中分别容纳不同的用于人工生物瓣化学改性的修饰剂溶液。所述夹具用于夹住人工生物瓣并固定于所述旋转挂架上。所述旋转挂架安装在所述移动器且能够被控制旋转，用以将人工生物瓣浸入所述多个反应液容器中的不同的修饰剂溶液中。所述移动器由所述机架支撑且能够被控制竖直移动，用以使人工生物瓣的不同部位浸入修饰剂溶液中。所述电机固定于所述机架上，用来给所述移动器和旋转挂架提供动力。

本发明的装置还可包括搅拌机组，所述搅拌机组安装于所述多级反应液容器的底部，用以搅拌修饰剂溶液，使其浓度保持均一。所述搅拌机组可选自机械搅拌式组件，磁力搅拌式组件、压力搅拌式组件。

本发明的装置还可包括液面检测系统、检测探头、贮液罐、自动加液器、液体输送管道和流量检测器。所述检测探头定位于所述多级反应液容器内，通过接触修饰剂溶液来获得修饰剂溶液的量的数据。所述液面检测系统与所述检测探头相关联，用以实时监测修饰剂溶液的量。所述贮液罐储存修饰剂溶液并与所述自动加液器通过所述液体输送管道相连，所述液体输送管道进一步与所述多级反应液容器相连通，用以在所述多级反应液容器内的修饰剂溶液少于一定量时将修饰剂溶液补充到所述多级反应液容器中。所述流量检测器与所述液体输送管道相关联，用以调节修饰剂溶液进入所述多级反应液容器的速度。

本发明的装置还可包括加热模块组件，所述加热模块组件位于所述多级反应液容器的外围，用以调节修饰剂溶液的温度。

本发明的装置通过控制移动器的竖直移动和旋转挂架的旋转运动，分别将人工生物瓣的不同部位浸入修饰剂溶液和将人工生物瓣浸入不同的修饰剂溶液。以此方式，本发明的装置很好地调控心包材料的胶原纤维交联点的多样性，使得心包材料的力学强度和柔韧性能很好地兼顾。而且，本发明的装置针对心包材料的钙化和撕裂的原因采取了复合性化学改性的方法制备人工生物瓣，预防了人工生物瓣膜的钙化，从而延长了人工生物瓣膜的寿命。

附图说明

图1为本发明的梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置结构示意图。

图2为采用根据本发明的梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置与采用根据现有技术的完全浸没式化学改性人工生物瓣的工艺制备的牛心包生物瓣膜植入小鼠35天后的钙含量的对照图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的装置。

如图1所示，本发明的梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置包括多级反应液容器1、搅拌机组2、液面检测系统3、检测探头4、贮液罐5、自动加液器6、液体输送管道7、流量检测器8、夹具9、移动器10、旋转挂架11、机架12、电机13、13’和加热模块组件14。所述多级反应液容器1包括多个反应液容器，分别容纳不同的用于人工生物瓣化学改性的修饰剂溶液。所述搅拌机组2固定于各反应液容器的底部；所述检测探头4位于液面检测系统3的尾部；所述贮液罐5与自动加液器6通过液体输送管道7相连；所述流量检测器8与液体输送管道7相连；所述液体输送管道7与各反应液容器相连通；所述夹具9固定于旋转挂架11上；所述旋转挂架11安装在所述移动器10上；所述移动器10支撑于机架12上；电机13、13’固定于机架12，且电机13位于搅拌机组2底部，电机13’位于机架12上部；加热模块组件14位于多级反应液容器1的外围。在图1所示的实施例中，多级反应液容器1包括三个反应液容器。

多级反应液容器1中容纳不同的用于人工生物瓣化学改性的修饰剂溶液。化学改性修饰剂选自氨基类封端剂、羧基类封端剂、羰基类封端剂、金属离子竞争剂、金属离子竞争协效剂、游离醛基结合剂中的一种或几种。各种化学改性修饰剂以及所用的溶液都是本领域技术人员所公知的，在此不再详述。

此外，搅拌机组2使得修饰剂溶液的浓度能够保持均一；液面检测系统3实时监测各反应液容器内修饰剂溶液的量；检测探头4通过接触修饰剂溶液来获得具体的液体量数据；贮液罐5中储存各种不同的修饰剂溶液；自动加液器6在修饰剂溶液少于一定值时补充修饰剂溶液，即：将修饰剂溶液从贮液罐5经由液体输送管道7输送到多级反应液容器1；流量检测器8来调控修饰剂溶液的进入速度，夹具9夹牢人工生物瓣，移动器10能够竖直移动，使得人工生物瓣的不同部位浸入修饰剂溶液中，旋转挂架11能够旋转，使得人工生物瓣浸入不同的修饰剂溶液中，电机13用来给搅拌机组2提供动力，电机13’用来给移动器10和旋转挂架11提供动力，加热模块组件14用来调控修饰剂溶液的温度。

通过控制移动器10的竖直移动和旋转挂架11的旋转运动，分别将人工生物瓣的不同部位浸入修饰剂溶液和将人工生物瓣浸入不同的修饰剂溶液。这样有序而准确地进行心包材料的化学改性过程，有效地控制了心包材料的胶原纤维交联点，而且采取了复合性化学改性的方法制备人工生物瓣，预防了人工生物瓣膜的钙化。

图2显示了采用现有技术的完全浸没式工艺和采用本发明的梯度浸没式装置制备的牛心包生物瓣膜植入小鼠35天后的钙含量的对照图。从图2中可以清楚地看到，采用根据本发明的梯度浸没式装置制备的牛心包生物瓣膜的钙化程度显著降低。

根据本发明的梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置能够降低人工生物瓣膜的钙化，从而延长了人工生物瓣膜的寿命。

本领域技术人员可以理解，以上描述只是示例性的。在不背离本发明的思想和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明作出多种修改和变化。

附图标记列表：

1：多级反应液容器；2：搅拌机组；3：液面检测系统；4：检测探头；5：贮液罐；6：自动加液器；7：液体输送管道；8：流量检测器；9：夹具；10：移动器；11：旋转挂架；12：机架；13、13’：电机；14：加热模块组件。

Claims (6)

1.一种梯度浸没式化学改性人工生物瓣的装置，其包括多级反应液容器(1)、夹具(9)、移动器(10)、旋转挂架(11)、机架(12)和电机(13’)，其中：

所述多级反应液容器(1)包括多个反应液容器，所述多个反应液容器中分别容纳不同的用于人工生物瓣化学改性的修饰剂溶液；

所述夹具(9)用于夹住人工生物瓣并固定于所述旋转挂架(11)上；

所述旋转挂架(11)安装在所述移动器(10)上且能够被控制旋转，用以将人工生物瓣浸入所述多个反应液容器中的不同的修饰剂溶液中；

所述移动器(10)由所述机架(12)支撑且能够被控制竖直移动，用以使人工生物瓣的不同部位浸入修饰剂溶液中；

所述电机(13’)固定于所述机架(12)上，用来给所述移动器(10)和旋转挂架(11)提供动力。

2.权利要求1所述的装置，其中：所述装置还包括搅拌机组(2)，所述搅拌机组(2)安装于所述多级反应液容器(1)的底部，用以搅拌修饰剂溶液，使其浓度保持均一。

3.权利要求2所述的装置，所述搅拌机组(2)选自机械搅拌式组件、磁力搅拌式组件、压力搅拌式组件。

4.权利要求1-3中任一项所述的装置，其中：所述装置还包括液面检测系统(3)、检测探头(4)、贮液罐(5)、自动加液器(6)、液体输送管道(7)和流量检测器(8)，

所述检测探头(4)定位于所述多级反应液容器(1)内，通过接触修饰剂溶液来获得修饰剂溶液的量的数据；

所述液面检测系统(3)与所述检测探头(4)相关联，用以实时监测修饰剂溶液的量；

所述贮液罐(5)储存修饰剂溶液并与所述自动加液器(6)通过所述液体输送管道(7)相连，所述液体输送管道(7)进一步与所述多级反应液容器(1)相连通，用以在所述多级反应液容器(1)内的修饰剂溶液少于一定量时将修饰剂溶液补充到所述多级反应液容器(1)中；

所述流量检测器(8)与所述液体输送管道(7)相关联，用以调节修饰剂溶液进入所述多级反应液容器(1)的速度。

5.权利要求1-3中任一项所述的装置，其中：所述装置还包括加热模块组件(14)，所述加热模块组件(14)位于所述多级反应液容器(1)的外围，用以调节修饰剂溶液的温度。

6.权利要求4所述的装置，其中：所述装置还包括加热模块组件(14)，所述加热模块组件(14)位于所述多级反应液容器(1)的外围，用以调节修饰剂溶液的温度。

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