CN108136074A

CN108136074A - 利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法

Info

Publication number: CN108136074A
Application number: CN201680055925.3A
Authority: CN
Inventors: 权海龙; 赵柳英; 李光吉; 金基荣
Original assignee: Korea Rural Development Administration
Current assignee: Korea Rural Development Administration
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2018-06-08
Also published as: EP3365036A1; KR101602791B1; US20180264170A1; ES2857524T3; WO2017069367A1; HUE053640T2; JP2018536451A; EP3365036B1; EP3365036A4; US10772988B2

Abstract

本发明公开了一种利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法，其中，所述血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片。此外，制造过程相对简单，因此与制造常规血管补片相比降低了制造成本，另外，该血管补片能够显示出优异的细胞培养能力并具有生物相容性。

Description

利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法，更具体而言，本发明涉及利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法，其中，该血管补片不同于现有血管补片，具有生物相容性、有效保持血管内径、并促进血管缺陷处的血管内皮细胞生长。

背景技术

在口腔和颌面外科手术中，在颈淋巴结清除术、口腔癌切除或重建、颌面部创伤或手术切除靠近主要血管的病灶时可能会发生血管损伤。血管损伤的可能治疗可包括受损血管的结扎或血管缺陷的直接闭合。然而，当在颈淋巴结清除术时经常遇到的诸如颈动脉等较大血管进行结扎时，据报道会以高频率发生各种并发症，例如脑梗塞等。此外，在通过直接闭合强行处理具有严重损伤的血管壁的情况下，血管直径变窄，不希望地引起了由于血管闭塞导致的脑梗塞或由于血管功能恶化导致的神经并发症。因此，迫切需要开发用于治疗受损血管以维持其功能并使血管缺陷得到再生的简单方法和材料。

血管补片已用于心血管损伤，以减少因直接闭合导致血管直径减小而引起的血管闭塞等并发症。已报道了对经由直接闭合治疗血管损伤和使用血管补片治疗血管损伤进行比较的众多结果，并且使用血管补片治疗时显示更好结果的报道占主导地位。

然而，由合成聚合物(PET，ePTFE)或Gore-Tex制成的传统血管补片由于血栓形成导致血管堵塞并且由于生物不相容性而引起钙化，使得不可能长时间发挥血管功能。此外，它们是不可降解的材料并且具有低生物相容性，会不希望地引起炎症或组织坏死。而且，这种血管补片价格昂贵，并且难以应用于口腔和颌面部区域相对较薄的血管，因为它们是为心血管应用定制的。

因此，正在对由天然材料制成、具有生物相容性并且可以保持血管的形貌而没有血管闭塞危险的血管补片进行研究。

相关技术包括由韩国生物技术和生物工程学会于2003年在专题讨论会上介绍的技术(Development of vascular patch using mesenchymal stem cells andbiocompatible matrix)和韩国专利申请公报10-2013-0051602号(3D Silk fibroinfiber characterized in dermal substitution and method of preparation for thesame)。

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供一种利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法，其中，所述血管补片由生物相容性材料制成，因此与现有的血管补片相比，在体内组织中的异物反应低，并且可以生长内皮细胞而没有任何炎症反应，从而再生新的血管壁，还可以减小血管内径的变窄，由此维持血管的血流速度和血管的内径。

本发明的另一目的是提供一种利用蚕丝基质的血管补片及其制造方法，其中，制造工艺简单，因此与制造通常的血管补片相比可降低制造成本。

本发明的技术问题不限于上述目的，本文中未描述的其它目的将通过下面的描述而被本领域普通技术人员清楚理解。

问题的解决方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用蚕丝基质的血管补片，该血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片。

此外，本发明提供了一种利用蚕丝基质的血管补片，该血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行厚度分割，成为具有第二厚度的两个以上蚕丝基质部分，第二厚度小于第一厚度。

此外，本发明提供了一种利用蚕丝基质的血管补片，该血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片，并且对具有第一厚度的各个蚕丝基质片进行厚度分割，成为具有第二厚度的蚕丝基质片，第二厚度小于第一厚度。

有益效果

与现有的血管补片相比，根据本发明，血管补片在用于血管缺陷的缝合后不需要在额外的过程中移除，可以显示出优异的细胞培养能力，并且有效地维持血管的血流速度和血管的内径。

另外，制造所述血管补片的方法，与制造常规的血管补片相比，由于简单的制造工艺而可降低制造成本。

附图说明

图1图示了由蚕生产用于本发明的血管补片的蚕丝基质；

图2A和2B分别示出了用于本发明的血管补片的0.01mm和0.7mm的不同厚度的蚕丝基质的形貌的目视观察结果；

图3示出了本发明的实施例1的血管补片的制造过程；

图4示出了本发明的实施例2的血管补片的制造过程；

图5示出了本发明的实施例3的血管补片的制造过程；

图6示出了本发明的利用蚕丝基质的血管补片和作为对照的Gore-Tex血管补片的表面形貌的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图7示出了利用本发明的血管补片、作为对照的Gore-Tex血管补片和作为另一个对照的直接闭合的血管缺陷的缝合图像；

图8是示出缝合血管缺陷后1周和3周时的收缩期峰值速度的图；

图9示出了使用本发明的血管补片、作为对照的Gore-Tex血管补片和作为另一个对照的直接闭合修复血管缺陷后2周时的组织的截面图像。

具体实施方式

除非另外指出，否则本说明书中披露的术语、描述等的含义可以是本发明所属领域中通常使用的那些。以下，对本发明进行详细说明。

传统的人造血管补片主要由聚酯和Gore-Tex(PTFE材料)制成。应用人造补片时，必须考虑感染可能性、吻合术后的血管舒张可能性、血栓形成引起的血管闭塞、经由血管缝合材料之间的间隙的出血以及手术材料的性质。最近，W.L.Gore(Flagstaff,AZ,USA)开发了Gore-Tex补片，但与血管扩张或新生内膜增生有关的其长期使用结果尚未见报道，此外，长期使用后会出现体内毒性或在体内残留为异物。

因此，在本发明中，制造了利用蚕丝基质的血管补片，其中采用生物相容性材料，在体内应用时不容易发生任何炎症反应，并且可以表现出优异的细胞粘附和增殖效果。以下参照各种实例对其进行描述。

如图3所示的本发明的实施例1的利用蚕丝基质的血管补片的制造方法如下所述。

1.第一步骤：具有第一厚度的蚕丝基质片的制备

对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为具有适当形状的两个以上片，由此获得具有第一厚度的蚕丝基质片。

当蚕变成成熟的蚕以保护自己时，它们开始通过织茧而变成蛹。当蚕变成蛹时，它会织茧，从而产生具有细长圆形的蛹壳。壳为椭圆形，根据蚕的种类显示各种颜色，其两端略尖且厚。然而，在蚕制作蚕茧的过程中，当放置蚕的片材移动从而干扰蚕形成正常蚕茧时，蚕就不制造蚕茧。通过移动放置蚕的片材来人为诱导蚕在片材上织茧，由此使蚕茧被织为平面片材的形式，产生蚕丝基质。

根据上述特征，如图1所示，根据本发明的实施方式，将蚕放置在片材上，并将片材以一定斜率(15至30°)倾斜至防止蚕从片材上掉落的程度，使得蚕被迫在片材上移动并诱导织茧，从而制造本发明所关注的具有第一厚度的截面的蚕丝基质(图2A和2B)，然后如图3所示进行平面分割成为具有合适形状从而适合于所希望的应用的两个以上的片，得到具有第一厚度的蚕丝基质片20。简单来说，具有第一厚度的截面的蚕丝基质使用诸如刀片或剪刀等切割工具进行平面分割，从而形成具有第一厚度和适当形状的蚕丝基质片20。

如图2A所示，通过对具有第一厚度的蚕丝基质10进行平面分割得到的具有第一厚度和适当形状的蚕丝基质片20可以直接使用，因为具有第一厚度的蚕丝基质10被生产为适合用作血管补片的厚度。此外，必要时，可以还进行包装或灭菌处理和化学处理。例如，通过使用作为抗血栓形成成分的4-己基间苯二酚可以抑制血栓形成。

在放置蚕的片材移动以形成蚕丝基质的情况下，其移动可以以各种方式进行。片材可以以旋转、反复地向上和向下和/或向左和向右倾斜、或振动的方式移动。作为另选，片材可以通过旋转和反复向上和向下和/或向左和向右倾斜的组合移动。可以适当地设定移动或倾斜过程的数量或速率，以确保蚕丝基质具有所需的形状。

放置蚕的片材的形状没有限制。可以采用圆形或矩形。作为另选，可以采用任何形状，只要蚕响应于片材的移动而不会正常地织茧即可。

在另一个修改中，图4所示的本发明的实施例2的利用蚕丝基质的血管补片的制造方法如下所述。

1.第一步骤：具有第二厚度的蚕丝基质部分的制备

由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行厚度分割，成为具有第二厚度的两个以上部分，第二厚度小于第一厚度。

如图3的说明所示，按照迫使蚕在片材上移动的同时织茧的方式，由蚕产生具有第一厚度的蚕丝基质10。具有第一厚度的蚕丝基质10可以如图2B所示被构造为使由蚕织茧而产生的纱线在高度方向上堆叠，从而形成各种厚度(多层)。

取决于用于制造蚕丝基质的蚕的数量和蚕织茧所需的时间，蚕丝基质10的第一厚度可以改变。

如图4所示，当具有第一厚度的蚕丝基质10较厚时，可对其进行厚度分割成为具有适合用于血管补片的厚度的两个以上部分，从而形成具有第二厚度的蚕丝基质部分30。由于所述厚度分割，第二厚度小于第一厚度。

具有第二厚度的蚕丝基质部分30可直接用作血管补片。作为另选，具有第二厚度的蚕丝基质部分30中的部分可通过调整其尺寸以适合于一些终端用途来利用。此外，必要时，可以还进行包装或灭菌处理和化学处理。例如，通过使用作为抗血栓形成成分的4-己基间苯二酚可以抑制血栓形成。

在另一个修改中，图5所示的本发明的实施例3的利用蚕丝基质的血管补片的制造方法如下所述。

1.第一步骤：具有第一厚度的蚕丝基质片的制备

由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为具有适宜形状的两个以上片，由此形成具有第一厚度的蚕丝基质片20。

在此情况中，按照与图3的描述中的第一步骤相同的方式形成具有第一厚度的蚕丝基质片20。

当如此形成的蚕丝基质片20的第一厚度适合用于血管补片时，该蚕丝基质片可直接使用。在这些蚕丝基质片较厚且难以使用的情况下，对它们应还进行下述第二步骤从而具有适合于血管补片的厚度。第二步骤如下所述。

2.第二步骤：具有第二厚度的蚕丝基质片(血管补片)的制备

制备具有适合用作血管补片的第二厚度的蚕丝基质片40。

在第一步骤中获得的具有第一厚度的蚕丝基质片20按照图2B所示被构造为使由蚕织茧而产生的纱线在高度方向上堆叠，从而形成各种厚度(多层)。

取决于用于制造蚕丝基质的蚕的数量和蚕织茧所需的时间，蚕丝基质片20的第一厚度可以改变。

当具有第一厚度的蚕丝基质片20适合用于血管补片时，它们可直接使用。如图5所示，在蚕丝基质片较厚的情况下，对第一步骤中获得的具有第一厚度的各蚕丝基质片进行厚度分割成为具有适宜厚度以充当血管补片的两个以上片，由此产生具有第二厚度的蚕丝基质片40。因此，由于所述厚度分割，第二厚度小于第一厚度。

具有第二厚度的蚕丝基质片40可直接作为血管补片用于任何目的。另外，必要时，可以还进行包装或灭菌处理和化学处理。例如，通过使用作为抗血栓形成成分的4-己基间苯二酚可以抑制血栓形成。

可以通过以下实施例和测试例获得对本发明的更好理解，阐述这些实施例和测试例是用于说明，而不应解释为对本发明范围的限制。

<实施例1>本发明的血管补片1的制造

如图1所示，将15只成熟的蚕放置在片材上，片材以相对于地面成20°逐渐倾斜。1小时后，片材沿相反方向再次逐渐倾斜。以这种方式，蚕在移动的同时织茧，产生图2A所示构形的蚕丝基质10。

上述倾斜过程进行一天，保持平衡两天，再次进行上述倾斜过程，由此在约3天内由蚕生产蚕丝基质。蚕丝基质的厚度约为0.01mm。

如图3所示，使用剪刀切割蚕丝基质10，从而以矩形形状进行平面分割，由此形成蚕丝基质片20，然后将其灭菌，从而制成本发明的血管补片1。

<实施例2>本发明的血管补片2的制造

如图1所示，将30只成熟的蚕放置在片材上，片材以相对于地面成20°逐渐倾斜。1小时后，片材沿相反方向再次逐渐倾斜。以这种方式，蚕在移动的同时织茧，产生图2B所示构形的蚕丝基质10。

上述倾斜过程进行一天，保持平衡两天，再次进行上述倾斜过程，由此在约3天内由蚕生产蚕丝基质。蚕丝基质的厚度约为0.7mm。

如图4所示，对厚度为0.7mm的蚕丝基质10进行剥离从而进行厚度分割，由此形成厚度为0.2mm的蚕丝基质部分30，然后对其进行灭菌，由此制得本发明的血管补片2。

<实施例3>本发明的血管补片3的制造

如图1所示，将30只成熟的蚕放置在片材上，并且片材以相对于地面成20°逐渐倾斜。1小时后，片材沿相反方向再次逐渐倾斜。以这种方式，蚕在移动的同时织茧，产生图2B所示构形的蚕丝基质10。

上述倾斜过程进行一天，保持平衡两天，再次进行上述倾斜过程，由此在约3天内由蚕生产蚕丝基质。蚕丝基质的厚度为约0.7mm。

然后切割蚕丝基质，从而以矩形形状进行平面分割，由此形成蚕丝基质片20。

如图5所示，对厚度为0.7mm的蚕丝基质片20进行剥离从而进行厚度分割，由此获得厚度为0.2mm的蚕丝基质片40，之后将10g蚕丝基质片40在作为抗血栓形成剂的4-己基间苯二酚的3％溶液中浸渍24小时。将浸渍有4-己基间苯二酚的蚕丝基质片40放置在45℃的干燥烘箱中从而使醇挥发。在醇挥发后，所得蚕丝基质重量为10.3g，之后进行灭菌工序(环氧乙烷(EO)气体)，产生本发明的血管补片3。

<实施例4>本发明的血管补片4的制造

本发明的血管补片4按照与实施例3相同的方式制造，不同之处在于形成了厚度为0.3mm的蚕丝基质片40。

<实施例5>本发明的血管补片5的制造

本发明的血管补片5按照与实施例3相同的方式制造，不同之处在于形成了厚度为0.5mm的蚕丝基质片40。

<测试例1>本发明的血管补片用蚕丝基质的形貌评价

1.测试方法

为了评价图2A和图2B的蚕丝基质的形貌，使用SEM以预定的倍率进行观察，并观察市售的Gore-Tex血管补片的表面作为对照。

2.测试结果

如图6所示，在使用SEM观察本发明的血管补片和对照的形貌时，在孔形状或膜表面方面存在形貌差异。对于由Gore-Tex制成的血管补片，在平面膜的表面上观察到具有预定间隔和尺寸的孔。

然而，本发明的血管补片的表面被构造为使得具有各种厚度的纤维束反复不规则地堆叠，并且在堆叠的纤维束之间可以观察到许多孔。因此，本发明的血管补片具有多孔结构，因此被认为可有效维持血流速度和血管的内径。

<测试例2>本发明的血管补片的机械性质的测定

为了测量本发明的使用蚕丝基质的血管补片的机械性质，使用通用试验机(韩国DAEYEONG)进行拉伸试验。

将分析样品制造成2.5×0.07(宽×长)mm的尺寸，并将制造的膜以10mm的标距长度和10mm/min的速率拉伸。

结果显示在下表1中。

[表1]

种类	拉伸强度(MPa)	伸长率(％)
			实施例3的血管补片	21.51±1.7	12.04±1.2
实施例4的血管补片	24.18±1.9	15.35±1.4
			实施例5的血管补片	32.23±2.6	17.52±1.7

从表1可见，本发明的血管补片在拉伸强度和伸长率方面随厚度而不同，血管补片的拉伸强度和伸长率随着其厚度的增加而增加。

<测试例3>超声波分析

1.测试方法

(1)血管缺陷的缝合

使用实施例3的血管补片缝合血管缺陷。该测试使用七只白色大鼠进行。具体地说，将每只白色大鼠的右颈动脉部分剃毛并对其皮肤进行消毒。在暴露的右颈动脉部分，使用微型剪刀形成尺寸为0.5mm×1mm的血管缺陷。使用上述血管补片对形成的缺陷进行重建，并使用10-0单丝尼龙(韩国Ailee)固定血管补片。

作为对照1，使用市售的Gore-Tex血管补片，并且以与上述相同的方式缝合血管缺陷。

作为对照2，使用10-0单丝尼龙(韩国Ailee)通过直接闭合来缝合血管缺陷。

图7中显示了通过各方法进行的血管缺陷的缝合图像。

(2)超声波分析

为了评估缝合的血管缺陷的循环和狭窄，进行超声波分析。作为超声波因素，测量收缩期峰值速度(PSV)，从而评价是否实现了血管功能再生。

2.测试结果

图8是示出血管缺陷缝合后1周和3周的PSV值的图。在图8的图中，在缝合血管缺陷1周后，使用本发明的血管补片时测得的PSV为37.26±7.26cm/s，当使用作为对照1的Gore-Tex血管补片时测得的PSV为32.74±10.50cm/s，直接闭合时测得的PSV为75.23±27.05cm/s。根据方差分析结果(ANOVA)，发现三组间的差异具有统计学显著性(p＝0.007)。

在图8的图中，在缝合血管缺陷3周后，对于本发明的血管补片测得的PSV为35.67±2.62cm/s，对于作为对照1的Gore-Tex血管补片测得的PSV为35.36±7.27cm/s，在作为对照2的直接闭合时测得的PSV为48.36±6.15cm/s。根据方差分析结果(ANOVA)，发现三组间的差异具有统计学显著性(p＝0.007)。

将血管补片移植到白色大鼠的颈外动脉后，测定血管PSV的变化。结果，本发明的血管补片具有20％或更小，特别是1％至20％的PSV(cm/s)变化。因此，本发明的利用蚕丝基质的血管补片显示出PSV变化保持稳定。

<测试例4>组织学分析

1.测试方法

为了测量缝合的血管缺陷的血管壁厚度和血管直径并评估血管补片是否引起异物反应，进行了组织学分析。具体而言，将血管的两侧结扎以维持血管的直径，并且在血液保留在血管中的条件下对两个血管进行采样。如此获得的血管样品用醇固定。血管样品用苏木精和伊红染色。观察固定并染色的血管样品的截面。图9示出了使用本发明的血管补片(实施例3)、作为对照1的Gore-Tex补片和作为对照2的直接闭合进行血管缝合后2周时组织的截面。

2.测试结果

如图9所示，根据组织学结果，在本发明的利用蚕丝基质的血管补片周围未观察到异物反应。重建的血管壁与周围组织没有显著的区别，并且维持了血管的内径。对于使用Gore-Tex血管补片的对照，血管内径没有太大变化，但在一些样品中引起血管内壁的过度生长。至于通过直接闭合进行的对照，血管的内径明显变窄。

因此，与使用常规Gore-Tex血管补片或直接闭合的情况相比，本发明的血管补片显著地减少了血管壁的过度生长和血管内径的变窄，并因此有效维持血流速度和血管的内径。

虽然出于说明的目的已经公开了本发明的优选实施例和测试例，但是本领域技术人员将理解，在不背离如所附权利要求中公开的本发明的范围和实质的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。本发明的范围并非在上述描述中显示，而是在权利要求书中示出，并且应理解在其等同范围内的所有差异都将被包括在本发明中。

Claims

1.一种利用蚕丝基质的血管补片，该血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片。

2.一种利用蚕丝基质的血管补片，该血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行厚度分割，成为具有第二厚度的两个以上蚕丝基质部分，第二厚度小于第一厚度。

3.一种利用蚕丝基质的血管补片，该血管补片被构造为：对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片，并且对具有第一厚度的各个所述蚕丝基质片进行厚度分割，成为具有第二厚度的蚕丝基质片，第二厚度小于第一厚度。

4.如权利要求1所述的血管补片，其中，具有第一厚度的所述蚕丝基质片经过灭菌处理。

5.如权利要求2所述的血管补片，其中，具有第二厚度的所述蚕丝基质部分经过灭菌处理。

6.如权利要求3所述的血管补片，其中，具有第二厚度的所述蚕丝基质片经过灭菌处理。

7.如权利要求1所述的血管补片，其中，具有第一厚度的所述蚕丝基质片经过包装处理。

8.如权利要求2所述的血管补片，其中，具有第二厚度的所述蚕丝基质部分经过包装处理。

9.如权利要求3所述的血管补片，其中，具有第二厚度的所述蚕丝基质片经过包装处理。

10.一种利用蚕丝基质的血管补片的制造方法，所述方法包括：

第一步骤，对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片。

11.一种利用蚕丝基质的血管补片的制造方法，所述方法包括：

第一步骤，对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行厚度分割，成为具有第二厚度的两个以上蚕丝基质部分，第二厚度小于第一厚度。

12.一种利用蚕丝基质的血管补片的制造方法，所述方法包括：

第一步骤，对由蚕产生的具有第一厚度的截面的蚕丝基质进行平面分割，成为第一厚度的具有预定形状的两个以上蚕丝基质片；和

第二步骤，对具有第一厚度的各个所述蚕丝基质片进行厚度分割，成为具有第二厚度的两个以上蚕丝基质片，第二厚度小于第一厚度。

13.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：第二步骤，对第一步骤中获得的具有第一厚度的所述蚕丝基质片进行包装。

14.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：第二步骤，对第一步骤中获得的具有第二厚度的所述蚕丝基质部分进行包装。

15.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括：第三步骤，对第二步骤中获得的具有第二厚度的所述蚕丝基质片进行包装。

16.如权利要求10至15中任一项所述的方法，所述方法还包括：在各个步骤之前或之后进行至少一个灭菌工序。