專利名稱：生物型人工韌帶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工韌帶及其制備方法，它是一種用于為韌帶斷裂患者重建韌帶的裝置，屬植入人體的醫(yī)療器械。
背景技術(shù)：
韌帶斷裂是常見的運動損傷之一，尤其位于膝關(guān)節(jié)的前交叉韌帶，在運動中發(fā)生斷裂的發(fā)生率很高，后果也較嚴(yán)重，如果不及時治療或治療不當(dāng)，會進一步引起關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨磨損等結(jié)構(gòu)性損傷，關(guān)節(jié)功能變壞，甚至殘廢。早期，外科大夫試圖用縫接的方法治療，但由于韌帶的接合愈合能力較差，所有的嘗試幾乎都失敗，已被放棄。于是，學(xué)者們把希望寄托在用替代移植體來重建韌帶的方法上。被研究過的替代移植體有三類一是取自體功能不太重要的肌腱或韌帶植入。此方法的最大缺點是增加自身創(chuàng)傷，常留有后遺癥，有時甚至得不償失。如取髕腱(通常是把連接的骨一起取出，即骨—髕腱—骨形式)作替代植入時易發(fā)生膝前疼痛、髕腱痙攣、髕腱炎等后遺癥，而且處理不好時還不一定百分百成活；二是用同種異體(即新鮮尸體)的肌腱或韌帶作替代植入體，此方法存在兩大缺點(1)是來源困難，愿意捐出遺體的人甚少，(2)是配套處理技術(shù)落后，取得樣品后只是簡單的置于低溫冰箱保存及浸入一般消毒液中簡單消毒處理，便用于移植，很難有效去除抗原和殺滅可能存在于供體中的病菌和病毒，無法避免植入后的排斥反應(yīng)及可能傳染疾病的危險；三是用人工韌帶作替代植入體，通常使用合成高聚物，如聚酯、聚四氟乙烯、尼龍等制成的長條狀或編織帶，這類替代體植入后的短期效果都不錯，但這類高聚物無論組成和結(jié)構(gòu)都與人體不同，始終存在因慢性排異反應(yīng)而引起無菌炎癥的危險，更重要的是高聚物固有的蠕變性，使它在起韌帶作用一定時間后被不可逆拉長，而失去韌帶的牽引功能。近年來有用牛肌腱制造人工肌腱和韌帶的嘗試，但只是簡單的低溫(-80℃)冷凍、脫脂及戊二醛固定處理后便使用。由于戊二醛是靠形成縮醛來交聯(lián)固定蛋白質(zhì)的，縮醛的穩(wěn)定性不高，一方面固定產(chǎn)物的耐降解性欠佳，易因降解而失去應(yīng)有的力學(xué)強度，另一方面在降解時會緩慢釋放出戊二醛而有醛類的殘留毒性，再加上不作專門的除抗原處理，未能有效的去除其抗原性，植入人體后會因慢性排異反應(yīng)而失敗，致使這些研究至今未能獲得實質(zhì)性的突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用安全可靠、具有較高的生物相容性、穩(wěn)定性及耐降解性好的可加速機體進行再生性修復(fù)的生物型人工韌帶及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是生物型人工韌帶，由經(jīng)固定劑交聯(lián)固定和去抗原處理過的動物韌帶或肌腱所形成的基材。
作為一種優(yōu)化方案，在基材表面上設(shè)有活性表面層，該活性表面層內(nèi)含有可粘附生長因子的特定多肽或糖胺聚糖類活性組分。
動物韌帶或肌腱組織易被微生物降解或分解，需用固定劑使之交聯(lián)固定，傳統(tǒng)上使用戊二醛作固定劑，有殘留毒性，我們選用非醛類固定劑，如環(huán)氧化物、二酰二胺、二異氰酸酯或碳化二亞胺，就沒有這一缺點，以環(huán)氧化物為例，當(dāng)應(yīng)用環(huán)氧化物來代替醛類作固定試劑時，由于環(huán)氧化物是靠開環(huán)反應(yīng)來交聯(lián)蛋白質(zhì)分子的，開環(huán)后不能再輕易形成環(huán)氧化物，其降解產(chǎn)物是可被機體代謝的二元醇或多元醇，無醛類的殘留毒性，處理后的動物韌帶的穩(wěn)定性也比原有用醛類固定的高；根據(jù)現(xiàn)代免疫學(xué)理論，動物組織的抗原性主要是由蛋白質(zhì)中某些特殊位置的活性基團及特異構(gòu)象引起的，這些活性基團主要有-OH，-NH2，-SH等，而特異構(gòu)象則主要是由于蛋白質(zhì)分子螺旋鏈的某些特殊氫鍵引起，在處理動物韌帶時，用一種或多種易與這些基團起反應(yīng)的小分子活潑試劑(如酸酐、酰氯、酰胺、環(huán)氧化物等)與這些基團結(jié)合，將其封閉起來，從而有效的去除其抗原，同時，還應(yīng)用強氫鍵試劑(如胍類化合物)，置換引起特異構(gòu)象的氫鍵，改變其構(gòu)象，從而有效的消除其抗原性。動物韌帶經(jīng)環(huán)氧化物等非醛類固定劑交聯(lián)固定后，其組織不易降解或分解，只有在新生組織分泌纖溶酶、激肽釋放酶協(xié)同作用下，才被膠原酶蠶蝕降解，保證新生韌帶組織有足夠時間生長及形成，且無殘留毒性，再通過封閉蛋白質(zhì)中的活性基團和改變其構(gòu)象，有效的去除其免疫抗原性，所形成的基材不存在慢性免疫排異反應(yīng)，生物相容性好。再通過表面修飾在其表面引入特定多肽或其他糖胺聚糖等活性組分，提高其組織相容性。這類特定多肽或糖胺聚糖對生長因子有廣譜粘附和富集作用或激發(fā)未分化細胞定向分化，從而促進機體韌帶的再生和修復(fù)。
本發(fā)明的生物型人工韌帶的制備方法包括以下步驟(1)、選料收集新鮮動物的肌腱或韌帶；(2)、預(yù)處理使用廣譜高效低毒滅菌劑進行初步滅菌后，修剪去除多余雜質(zhì)及不規(guī)整部分；(3)、脫脂使用有機溶劑抽提基材中的脂肪；(4)、去除抗原使用活潑試劑封閉基材蛋白質(zhì)中的特異活性基團-OH或-NH2或-SH，并用強氫鍵試劑置換基材蛋白質(zhì)分子螺旋鏈中的特殊氫鍵，改變特異構(gòu)象；(5)、固定使用固定劑交聯(lián)固定基材中的蛋白質(zhì)分子。
作為一種優(yōu)化方案，在基材的表面上通過偶聯(lián)劑偶聯(lián)可粘附生長因子的特定多肽或糖胺聚糖活性組分形成活性表面層。
生物型人工韌帶的制備方法中所述的廣譜滅菌劑可選用新潔爾滅、疊氮鈉、洗必泰等。
生物型人工韌帶的制備方法中所述的有機溶劑可選用氯仿、乙酸乙酯、無水酒精或它們的共混物。
生物型人工韌帶的制備方法中所述的活潑試劑可以是小分子有機酸酐、酰氯、酰按、單環(huán)氧化物等，強氫鍵試劑為胍類化合物。
生物型人工韌帶的制備方法中所述的固定劑為易于蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)的非醛類試劑如環(huán)氧化物、二酰二胺、二異氰酸酯或碳化二亞胺試劑中的一種或兩種，這里的環(huán)氧化物可以是單環(huán)氧化物 也可以是雙環(huán)氧化物 這里R＝CnH2n+1-，n＝0-10，還可以是低聚環(huán)氧化物如聚環(huán)氧丙烷。
生物型人工韌帶的制備方法中所述的特定多肽之一是由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的多肽，所述的糖胺聚糖是透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素、硫酸乙酰肝素或硫酸角質(zhì)素。
生物型人工韌帶的制備方法中偶聯(lián)特定多肽或糖胺聚糖活性組分所用的偶聯(lián)劑有二酰二胺、二酸酐、雙環(huán)氧化物或其它能與-NH2，-OH，-COOH等起縮合反應(yīng)的雙官能團試劑。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、生物相容性好，無免疫排異反應(yīng)，其組成與人體韌帶相近，其降解產(chǎn)物可被新生韌帶組織吸收利用；2、穩(wěn)定性高，一般條件下不輕易降解，只有在新生組織分泌激肽釋放酶協(xié)同纖溶酶的作用下，才被動降解，使降解與新組織生長近似同步；3、力學(xué)強度高，力學(xué)強度可完全滿足韌帶的力學(xué)要求；4、經(jīng)表面活性修飾后，偶聯(lián)有特定多肽或糖胺聚糖等活性組分，具有富集生長因子、激發(fā)未分化細胞定向分化，促進韌帶再生的能力，是韌帶修復(fù)的良好支架和載體，其性能顯著優(yōu)于合成材料的人工韌帶。


附圖1為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)式意圖；附圖2為本發(fā)明實施例垂直剖視圖；1、基材，2、活性表面層。
具體實施例方式
實施例如附圖1和2所示，生物型人工韌帶，由經(jīng)環(huán)氧化物交聯(lián)固定和去抗原處理過的動物韌帶或肌腱所形成的基材1，以及基材1表面上偶聯(lián)有可粘附生長因子的特定多肽或糖胺聚糖類活性組分所形成的活性表面層2組成，這里的特定多肽之一是由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的，所述的糖胺聚糖是透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素、硫酸乙酰肝素或硫酸角質(zhì)素。
生物型人工韌帶的制備方法，是以天然的動物韌帶或肌腱為基材，包括以下步驟(1)、選料由專人從規(guī)范化管理的屠宰場中收集新鮮動物的肌腱或韌帶，盡量避免接觸污染物；(2)、預(yù)處理使用如新潔爾滅、疊氮鈉、洗必泰等廣譜高效消毒劑進行初步滅菌及修剪去除多余雜質(zhì)及不規(guī)整部分；(3)、脫脂使用有機溶劑如氯仿、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、無水酒精或它們的共混物抽提基材1中的脂肪；(4)、去除抗原使用活潑試劑如小分子有機酸酐、酰氯、酰按、單環(huán)氧化物等封閉基材蛋白質(zhì)中的特異活性基團-OH，-NH2，-SH等，并用強氫鍵試劑如胍類化合物置換基材蛋白質(zhì)分子螺旋鏈中的特殊氫鍵；(5)、固定使用雙環(huán)氧化物 作固定劑，交聯(lián)固定基材1中的蛋白質(zhì)分子，這里的n＝0-10。
(6)、表面修飾在基材1的表面通過偶聯(lián)劑二酰二胺或二酸酐或雙環(huán)氧化物或其它能與-NH2，-OH，-COOH等引起縮合反應(yīng)的雙官能團試劑將特定多肽或糖胺聚糖類活性組分偶聯(lián)到基材1的表面，形成活性表面層2。
權(quán)利要求
1.一種生物型人工韌帶的制備方法，它包括以下步驟①、選料收集新鮮動物的肌腱或韌帶為基材(1)；②、預(yù)處理使用廣譜高效低毒滅菌劑對基材(1)進行初步滅菌后修剪去除多余雜質(zhì)及不規(guī)整部分；③、脫脂使用有機溶劑抽提基材(1)中的脂肪；④、去除抗原使用活潑試劑封閉基材(1)蛋白質(zhì)中的-OH或-NH2或-SH活性基團，并用強氫鍵試劑置換基材(1)蛋白質(zhì)分子螺旋鏈中的特殊氫鍵；⑤、固定使用固定劑交聯(lián)固定基材(1)中的蛋白質(zhì)分子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于在所述基材(1)的表面上通過偶聯(lián)劑偶聯(lián)可粘附生長因子的特定多肽或糖胺聚糖類活性組分形成活性表面層(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于所述的特定多肽之一是由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的，所述的糖胺聚糖是透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素、硫酸乙酰肝素或硫酸角質(zhì)素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于所述的活潑試劑可以是小分子有機酸酐、酰氯、酰胺、單環(huán)氧化物等，強氫鍵試劑為胍類化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于所述的固定劑為易與蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的環(huán)氧化物、二酰二胺、二異氰酸酯或碳化二亞胺試劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于所用的偶聯(lián)劑可用二酰二胺或二酸酐或雙環(huán)氧化物或其它能與-NH2、-OH或-COOH起縮合反應(yīng)的雙官能團試劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于用作固定劑的環(huán)氧化物可以是單環(huán)氧化物 也可以是雙環(huán)氧化物 這里R＝CnH2n+1-，n＝0-10，還可以是低聚環(huán)氧化物如聚環(huán)氧丙烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于所使用的廣譜滅菌劑可選用新潔爾滅、疊氮鈉或洗必泰等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物型人工韌帶的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑可選用氯仿、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、無水酒精或它們的共混物。
10.一種使用權(quán)利要求1所述制備方法得到的生物型人工韌帶，其特征在于它由經(jīng)固定劑交聯(lián)固定和去抗原處理過的動物韌帶或肌腱所形成的基材(1)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生物型人工韌帶，其特征在于在所述基材(1)表面上設(shè)有活性表面層(2)，該活性表面層(2)內(nèi)含有可粘附生長因子的特定多肽或糖胺聚糖類活性組分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的生物型人工韌帶，其特征在于所述的特定多肽之一是由16個賴氨酸(K16)、甘氨酸(G)、精氨酸(R)、天冬氨酸(D)、絲氨酸(S)、脯氨酸(P)及半胱氨酸(C)縮聚而成的，所述的糖胺聚糖是透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、肝素、硫酸乙酰肝素或硫酸角質(zhì)素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物型人工韌帶及其制備方法，它由經(jīng)固定劑交聯(lián)固定和去抗原處理過的動物韌帶或肌腱所形成的基材(1)，以及偶合在基材(1)表面上的含有多肽或糖胺聚糖類活性組分的活性表面層(2)組成。本發(fā)明的優(yōu)點是生物相容性好，無免疫排異反應(yīng)，其組成與人體韌帶相近，其降解產(chǎn)物可被新生韌帶組織吸收利用；穩(wěn)定性高，一般條件下不輕易降解，只有在新生組織分泌激肽釋放酶協(xié)同纖溶酶的作用下，才被動降解，使降解與新組織生長近似同步；力學(xué)強度高，可完全滿足韌帶的力學(xué)要求；經(jīng)表面活性修飾后，偶聯(lián)有特定多肽或糖胺聚糖等活性組分，具有富集生長因子、激發(fā)未分化細胞定向分化，促進韌帶再生的能力，是韌帶修復(fù)的良好支架和載體。
文檔編號A61L27/00GK1903144SQ20051003617
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者徐國風(fēng) 申請人:廣東冠昊生物科技有限公司