CN106726009A - 主动脉介入瓣制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可植入血管内动脉介入瓣，公开了主动脉介入瓣制造方法，步骤1、体外定向诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞。步骤2、选用猪主动脉瓣，采用酶+去污剂去除原有瓣膜细胞。步骤3、运用蛋白质粉体加工方法建立核壳结构纤维态药物控释系统。步骤4、构建降解行为可控的皮芯结构超细复合纱线。步骤5、通过等离子刻蚀加工修饰去细胞瓣基质微观形态。步骤6、通过3D打印细胞定位和药物浓度梯度的控释。采用镍钛合金丝材料的编制和定型方法，生产镍钛合金支架。实现了支架的自控张性能外，并达到人体主动脉瓣膜最佳受理状态。采用酶+去污剂的方法去除原有主动脉瓣膜附着瓣膜细胞，同时完整保留了细胞基质，提高了产品的耐久性和抗钙化性能。
Description
技术领域
本发明涉及可植入血管内动脉介入瓣，尤其是主动脉介入瓣制造方法。
背景技术
主动脉瓣狭窄是一种常见的老年性退行性心脏瓣膜疾病，随着年龄的增加发病率逐渐升高，75岁以上老年人群中AS的发病率高达4.6％。经导管主动脉瓣植入术是近年来研发的一种全新的微创瓣膜置换技术，随着其逐渐应用于临床，可能成为治疗重度AS的主要方法之一。现有技术中，主动脉介入瓣不能更好地适应主动脉血流，并且存在耐久性能和抗钙化性能差的缺陷。
发明内容
针对上述背景技术中所存在的缺陷，本发明的技术方案如下：
一方面提供了一种主动脉介入瓣制造方法，包括如下步骤：
步骤1、体外定向诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞；
步骤2、选用猪主动脉瓣，采用酶和去污剂去除原有瓣膜细胞，保留ECM,获得去细胞瓣基质；
步骤3、运用蛋白质粉体加工方法建立核壳结构纤维态药物控释系统；
步骤4、采用嵌入式复合纺纱方法构建降解行为可控的皮芯结构超细复合纱线；
步骤5、通过等离子刻蚀加工修饰去细胞瓣基质微观形态，在组织结构和织造方式中，将超细复合纱线与去细胞瓣基质进行紧密结合，在不影响基质材料组织结构的前提下，改善去细胞瓣基质材料生物力学性能，并实现信号分子梯度控释，使局部环境模拟生理；
步骤6、通过3D打印细胞定位和药物浓度梯度的控释，诱导细胞粘附、迁移和增殖，再造结构和细胞成分与天然瓣膜相似的主动脉介入瓣。
优选的，所述步骤5中的信号分子为生长因子TGF、FGF。
在一种优选的实施方式中，所述步骤6包括：
步骤61、将VICs前体细胞混合于胶原蛋白水凝胶，然后采用多向分行、低损耗3D打印方法，定位种植在纱线增强的基质材料两侧；
步骤62、在纱线表面壳聚糖纤维降解过程，为细胞生长提供三维空间；
步骤63、将VECs前体细胞通过3D打印定位种植在基质材料表面，应力场刺激促进细胞黏附，继而是两种细胞与去细胞瓣基质复合材料良好融合，再造主动脉介入瓣。
在一种优选的实施方式中，所述步骤62的三维空间为：控释FGF、TGF活性分子浓度差与机制刚度差，诱导VICs前体细胞由表层向内层迁移，继而形成铆钉结构的细胞基质材料有机融合体系。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
猪主动脉瓣膜的结构更接近人体的三尖瓣结构，自然生长的瓣膜闭合较人工缝合的更严密，植入人体后能够更好适应主动脉血流作用。采用酶+去污剂的方法去除原有主动脉瓣膜附着瓣膜细胞，同时完整保留了细胞基质，在解决动物源材料免疫排斥的基础上，实现了模拟人体主动脉瓣膜的生理功能，提高了产品的耐久性和抗钙化性能，且生产过程中所用的生活活性酶对环境不造成污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施方式中，主动脉介入瓣制造方法中体外定向诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞流程图；
图2为本发明一种实施方式中，镍钛合金支架一种实施方式的结构示意图；
图3为本发明一种实施方式中，镍钛合金支架另一种实施方式的结构示意图；
图4为本发明一种实施方式中，镍钛合金支架另一种实施方式的结构示意图；
图5为本发明一种实施方式中，镍钛合金支架另一种实施方式的结构示意图；
图6为本发明一种实施方式中，镍钛合金支架另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2所示，本发明的一个实施例，一种主动脉介入瓣制造方法，包括如下步骤：
步骤1、体外定向诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞。
采用不同细胞因子和小分子化合物及基质维度、刚度组合，诱导iPSCs(诱导性多功能干细胞)体外分化为VICs、VECs前体细胞。
步骤2、选用猪主动脉瓣，采用酶和去污剂去除原有瓣膜细胞，保留ECM,获得去细胞瓣基质。
猪主动脉瓣膜的结构更接近人体的三尖瓣结构，自然生长的瓣膜闭合较人工缝合的更严密，植入人体后能够更好适应主动脉血流作用。优选的，采集带叶瓣的血管段易于瓣膜的固定和与支架缝合。
瓣膜支架采用镍钛合金支架，镍钛合金丝材料编织工艺，编制出适应人体主动脉结构的金属支架，镍钛合金丝材料的温度记忆特性很好的解决了产品释放后自动扩张的问题。
采用镍钛合金丝材料的编制和定型方法，生产镍钛合金支架。实现了支架的自控张性能外，通过调整支架网格的疏密可以调整支架的径向支撑力，达到人体主动脉瓣膜最佳受理状态。对于血管支架材料，为了避免植入后的血栓形成，要求材料具有促进内皮生长的快速内皮化功能。但钛及镍钛合金本身不具有生物活性，且镍钛合金中存在毒性的Ni2+离子的逸出问题，使其不能有效的促进骨组织长入和快速内皮化。在钛及镍钛合金丝表面制备生物活性涂层，提高植入人体的表面活性，加快植入体周围的生长。
采用酶+去污剂的方法去除原有主动脉瓣膜附着瓣膜细胞，同时完整保留了细胞基质，在解决动物源材料免疫排斥的基础上，实现了模拟人体主动脉瓣膜的生理功能，提高了产品的耐久性和抗钙化性能，且生产过程中所用的生活活性酶对环境不造成污染。
步骤3、运用蛋白质粉体加工方法建立核壳结构纤维态药物控释系统。
步骤4、采用嵌入式复合纺纱方法构建降解行为可控的皮芯结构超细复合纱线。
步骤5、通过等离子刻蚀加工修饰去细胞瓣基质微观形态，在组织结构和织造方式中，将超细复合纱线与去细胞瓣基质进行紧密结合，在不影响基质材料组织结构的前提下，改善去细胞瓣基质材料生物力学性能，并实现信号分子梯度控释，使局部环境模拟生理。信号分子为生长因子TGF、FGF。
步骤6、通过3D打印细胞定位和药物浓度梯度的控释，诱导细胞粘附、迁移和增殖，再造结构和细胞成分与天然瓣膜相似的主动脉介入瓣。
步骤61、将VICs前体细胞混合于胶原蛋白水凝胶，然后采用多向分行、低损耗3D打印方法，定位种植在纱线增强的基质材料两侧。
步骤62、在纱线表面壳聚糖纤维降解过程，为细胞生长提供三维空间。
控释FGF、TGF活性分子浓度差与机制刚度差，诱导VICs前体细胞由表层向内层迁移，继而形成铆钉结构的细胞基质材料有机融合体系。
步骤63、将VECs前体细胞通过3D打印定位种植在基质材料表面，应力场刺激促进细胞黏附，继而是两种细胞与去细胞瓣基质复合材料良好融合，再造主动脉介入瓣。
如图1所示，(1)皮肤成纤维细胞重编程获得iPSCs；
(2)诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞，iPSCs—侧板中胚层细胞—前体血管内皮细胞—前体心内膜细胞-瓣膜VICs和瓣膜VECs。
在诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞过程中，研究不同培养条件(细胞因子和微力学环境)对诱导效果影响，诱导iPSCs向瓣膜样细胞分化，明确定向分化的效率和细胞纯度。
如图2-6所示镍钛合金支架，支架包括：依次连接的主动脉支架4、瓣膜支架5和流进道支架6构成的网状的筒形结构。主动脉支架4顶端固定连接有固定耳60，用于植入人体时与输送装置相配合。在主动脉支架4的顶端有三个固定耳60，固定耳60是“T”型结构，并且三个固定耳60的顶端高度不一致。
在瓣膜支架5的侧壁分布有三个镂空区域7，镂空区域7a和镂空区域7b用于在三叶瓣膜开放时分别容纳瓣膜的顶端8a和瓣膜的顶端8b。图中显示的是三叶瓣膜已经开放，瓣膜的顶端8a和瓣膜的顶端8b恰好置入镂空区域7a和镂空区域7b。
本发明支架中在与三个瓣膜的顶端会发生接触碰撞的侧壁开了三个面积比较大镂空区域，这样的话，三叶瓣膜开放时三个瓣膜的顶端恰好分别置入对应的镂空区域，可以避免对瓣膜支架的撞击，保护了三叶瓣膜和支架。
在瓣膜支架与心脏接触的部位设有定位刺9a和定位刺9b，定位刺9a和定位刺9b从瓣膜支架外壁向下倾斜伸出且远离支架轴线。一共设有三个定位刺，由于角度问题图中仅见定位刺9a和定位刺9b，三个定位刺与三个镂空区域7间隔分布。定位刺的长度为1cm，为了便与加工，将支架的单元网格的节点切开，该节点上方的自由摆动部分外翻就形成了定位刺。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.主动脉介入瓣制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、体外定向诱导iPSCs分化为瓣膜VICs、VECs前体细胞；
步骤2、选用猪主动脉瓣，采用酶+去污剂去除原有瓣膜细胞，保留ECM,获得去细胞瓣基质；
步骤3、运用蛋白质粉体加工方法建立核壳结构纤维态药物控释系统；
步骤4、采用嵌入式复合纺纱方法构建降解行为可控的皮芯结构超细复合纱线；
步骤5、通过等离子刻蚀加工修饰去细胞瓣基质微观形态，在组织结构和织造方式中，将超细复合纱线与去细胞瓣基质进行紧密结合，在不影响基质材料组织结构的前提下，改善去细胞瓣基质材料生物力学性能，并实现信号分子梯度控释，使局部环境模拟生理；
步骤6、通过3D打印细胞定位和药物浓度梯度的控释，诱导细胞粘附、迁移和增殖，再造结构和细胞成分与天然瓣膜相似的主动脉介入瓣。
2.根据权利要求1所述的主动脉介入瓣制造方法，其特征在于，所述步骤5中的信号分子为生长因子TGF、FGF。
3.根据权利要求1所述的主动脉介入瓣制造方法，其特征在于，所述步骤6包括：
步骤61、将VICs前体细胞混合于胶原蛋白水凝胶，然后采用多向分行、低损耗3D打印方法，定位种植在纱线增强的基质材料两侧；
步骤62、在纱线表面壳聚糖纤维降解过程，为细胞生长提供三维空间；
步骤63、将VECs前体细胞通过3D打印定位种植在基质材料表面，应力场刺激促进细胞黏附，继而是两种细胞与去细胞瓣基质复合材料良好融合，再造主动脉介入瓣。
4.根据权利要求3所述的主动脉介入瓣制造方法，其特征在于，所述步骤62的三维空间为：控释FGF、TGF活性分子浓度差与机制刚度差，诱导VICs前体细胞由表层向内层迁移，继而形成铆钉结构的细胞基质材料有机融合体系。
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