提高生物组织抗钙化性能的处理方法及生物组织材料技术

本公开提供了提高生物组织抗钙化性能的处理方法以及通过该方法获得的生物组织材料，处理方法包括步骤：先利用封端剂对组织的氨基进行保护；再利用交联剂对组织中的羧基进行化学交联。该处理方法全程中未引入醛类交联剂，避免了由于醛基残留引起的组织钙化风险，能够延长生物组织材料在人体中的有效工作年限；对弹性蛋白中的羧基进行交联处理，避免弹性蛋白降解，从而保留弹性蛋白结构，即对弹性蛋白起到保护作用，制得的生物组织材料具有较好的弹性性能。性性能。性性能。

【技术实现步骤摘要】
提高生物组织抗钙化性能的处理方法及生物组织材料


[0001]本公开涉及一种处理生物组织的方法和通过该处理方法获得的生物组织材料，具体涉及一种处理生物组织的方法，以通过处理抑制该组织的钙化、降低心包上附着生物膜的风险和减少强度下降。

技术介绍

[0002]生物组织被广泛用于制造外科植入的心脏瓣膜和血管的置换假体以及经导管心脏瓣膜的置换假体。牛心包、猪心包等生物心包组织的化学组分主要包含胶原蛋白、弹性蛋白以及糖胺多糖结缔组织，其表面化学基团主要包含氨基、羧基及少量的羟基，其中羧基含量为氨基含量的2.5倍左右。从屠宰场获得的生物组织，特别是猪和牛心包组织，若不进行即时改性处理，会有脱水、降解、纤维断裂等变质风险。因此，为了能够利用生物组织作为临床材料，必须停止这种变质以延长材料的原始结构和机械完整性，并消除或至少中和归因于这些材料的抗原特性。
[0003]大多数临床上可用的生物假体心脏瓣膜包含了由戊二醛固定的牛心包组织。戊二醛固定可有效地交联该组织中的胶原，并大大消除生物假体的免疫原性和血栓形成性。然而，戊二醛交联法主要是对其组织中的胶原蛋白进行交联以消耗其表面残留氨基基团(
‑
NH2)，不能对弹性蛋白起到保护作用，容易引起心脏瓣膜的力学性能下降；且组织表面的羧基(
‑
COOH)以及残留的醛基充当潜在的钙位结合点，随着时间的推移最终损害材料的生物机械性能而使组织不稳定。
[0004]在本领域中仍需要开发新的和改进的方法，用于限制诸如牛心包、猪心包等生物组织的钙化，从而增强组织的耐用性和稳定性。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种提高生物材料抗钙化性能的处理方法，能有效提升生物心脏瓣膜等生物材料的弹性性能以及抗钙化性能，潜在地延长其使用寿命。
[0006]本公开提供一种提高生物组织抗钙化性能的处理方法，先后包括如下步骤：
[0007]s1、保护氨基：利用封端剂对生物组织的氨基进行保护；
[0008]s2、交联羧基：利用交联剂对生物组织中的羧基进行化学交联。
[0009]进一步的，所述封端剂选自叔丁氧羰基(Boc)、芴甲基氧羰基(Fmoc)、苄氧羰基(Cbz)、烯丙氧羰基(Alloc)或三甲基硅乙氧羰基(Teoc)；所述交联剂选自二元胺类小分子、低聚物、异氰酸酯类单体、金属离子类、碳化二亚胺类或环氧硅烷类。
[0010]进一步的，在步骤s1之前包括步骤：
[0011]s11、氨基暴露：调节用于浸泡新鲜生物组织的溶液的pH值为8～10，以提高组织中的游离氨基的暴露程度。
[0012]进一步的，所述步骤s11选择碳酸氢钠调节pH值；所述步骤s1选择叔丁氧羰基
(Boc)作为封端剂，封端剂的浓度为0.2～4.0g/L，封端保护氨基反应6～48小时，优选的，封端剂的浓度为3.0～4.0g/L。
[0013]进一步的，在步骤s2之前包括步骤：
[0014]s21、羧基暴露：通过pH值为6～6.5的弱酸性缓冲液浸泡经过步骤s1保护氨基处理后的生物组织，以提高羧基的暴露程度。
[0015]进一步的，在步骤s21之后和步骤s2之前包括步骤：
[0016]s22、羧基活化：向缓冲液中加入催化剂对经过步骤s21处理后的生物组织中暴露的羧基进行活化处理。
[0017]进一步的，所述步骤s22包括：
[0018]将经过步骤s21处理后的生物组织浸泡在MES缓冲液中，加入EDC溶液搅拌并震动15分钟，再加入NHS反应，其中NHS与EDC的摩尔比为1:1.5～1:4。
[0019]进一步的，所述步骤s2包括：
[0020]选择胱胺二盐酸盐作为交联剂，将交联剂溶于MES缓冲液中，使交联剂缓冲液的浓度为1～20g/L；
[0021]将含有交联剂的MES缓冲液滴加入步骤s22完成后的反应液中，反应6～72小时。
[0022]进一步的，所述生物组织是牛心包或猪心包。
[0023]本公开还提供一种生物组织材料，该生物组织材料采用上述方法制得，该生物组织材料不含有醛基。
[0024]本公开的处理方法制备得到的生物组织材料，由于其制备过程的全程中未引入醛类交联剂，避免了由于醛基残留引起的钙化风险，极大地提高了生物组织材料的抗钙化性能；由于制备过程中，对弹性蛋白中的羧基进行交联处理，避免弹性蛋白降解，从而保留弹性蛋白结构，即对弹性蛋白起到保护作用，制得的生物组织材料具有较好的弹性性能。因此，潜在地延长其使用寿命。
附图说明
[0025]图1为本公开的反应过程原理示意图；
[0026]图2为两种改性处理方法获得的组织的应力应变性能测试曲线图；
[0027]图3A
‑
图3D为本公开的方法与戊二醛交联法对比反应交联程度的组织表面形貌图片；
[0028]图4A和图4B为本公开的方法获得的改性后的组织应用于动物体内一段时间后的钙化斑点形貌图片。
具体实施方式
[0029]下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0030]本公开提供的一种提高生物组织抗钙化性能的方法主要包括两大步骤，其中生物组织以心包组织为例，首先在溶剂体系中通过封端保护剂对心包组织中的氨基进行封端保
护处理，然后进一步通过在缓冲液体系中使用外加的交联剂和催化剂对心包组织中的羧基进行交联处理，最后得到具有仿生结构的交联反应产物。这种处理组织的方式反应条件温和，由于其制备过程的全程中未引入醛类交联剂，避免了醛基残留在组织表面引起的钙化风险；另外，相比于生物组织自身所带的反应基团(例如氨基基团)，外加的交联基团的反应活性大大提高，因此，能够最大程度地消耗生物组织上面的羧基基团，最大程度地降低钙化风险；因此，能够有效提高生物组织的抗钙化性能，从而提高生物组织的使用寿命。再有，这种处理组织的方式整体只需一次交联反应，整体改性时间缩短。
[0031]生物组织：可以为哺乳动物组织，包括动物心包(例如牛心包、猪心包)、瓣膜或跟腱等组织的任意一种。
[0032]氨基封端/保护：可以采用叔丁氧羰基(Boc)、芴甲基氧羰基(Fmoc)、苄氧羰基(Cbz)、烯丙氧羰基(Alloc)或三甲基硅乙氧羰基(Teoc)中的任意一种作为封端保护剂对生物组织的游离氨基进行保护。
[0033]羧基交联：可以采用二元胺类小分子或者低聚物、异氰酸酯类单体、金属离子类、碳化二亚胺类、环氧硅烷类等中的任意一种作为交联剂对生物组织的游离羧基进行交联。
[0034]溶剂体系：包含乙醇、乙腈、二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酸乙酯、水、生理盐水以及缓冲液中的一种或多种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高生物组织抗钙化性能的处理方法，其特征在于，先后包括如下步骤：s1、保护氨基：利用封端剂对生物组织的氨基进行保护；s2、交联羧基：利用交联剂对生物组织中的羧基进行化学交联。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封端剂选自叔丁氧羰基(Boc)、芴甲基氧羰基(Fmoc)、苄氧羰基(Cbz)、烯丙氧羰基(Alloc)或三甲基硅乙氧羰基(Teoc)；所述交联剂选自二元胺类小分子、低聚物、异氰酸酯类单体、金属离子类、碳化二亚胺类或环氧硅烷类。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤s1之前包括步骤：s11、氨基暴露：调节用于浸泡新鲜生物组织的溶液的pH值为8～10，以提高组织中的游离氨基的暴露程度；优选地，所述步骤s11选择碳酸氢钠调节pH值；所述步骤s1选择叔丁氧羰基(Boc)作为封端剂，封端剂的浓度为0.2～4.0g/L，封端保护氨基反应6～48小时，优选的，封端剂的浓度为3.0～4.0g/L。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤s2之前包括步骤：s21、羧基暴露：通过pH值为6～6.5的弱酸性缓冲液浸泡经过步骤s1保护氨基处理后的生物组织，以提高羧基的暴露程度。优选地，在步骤s21之后和步骤s2之前包括步骤：s22、羧基活化：向缓冲液中加入催化剂对经过步骤s...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林，
申请(专利权)人：成都赛拉诺医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：