专利名称：生物心脏瓣膜2,3－丁二醇防钙化改性的方法心脏外科领域中，心瓣膜疾病是严重危害人类健康的常见病，以风湿性心瓣膜疾病最为多见。病变主要侵犯二尖瓣和主动脉瓣，致瓣叶增厚、挛缩、钙化；腱索增粗、缩短、融合，导致瓣口狭窄，关闭不全或二者兼有。严重影响心脏生理功能，使病人丧失学习和劳动能力。瓣膜毁损严重的病人需进行人工心脏瓣膜置换。目前临床应用置换的人工心脏瓣膜，分为机械瓣膜和生物瓣膜两大类。应用机械瓣膜须终生抗凝，容易发生出血或栓塞等并发症。应用生物瓣膜置换一般不须终生抗凝，血液相容性好，血栓栓塞率较低，但易发生钙化、衰坏，使用寿命约10～15年。因此防止生物瓣膜钙化、衰坏是延长生物瓣膜使用寿命的关键。1969年法国Carpentier首先采用戊二醛(GA)鞣制剂鞣制生物心脏瓣膜。其优点是使生物瓣膜材料胶原蛋白交联，强度增加，免疫原性降低；其缺点是使生物瓣膜材料硬度增加，戊二醛(GA)残留的醛基具细胞毒性，妨碍宿主内皮细胞覆盖生长，且可成为钙化的中心。生物瓣膜的钙化除与代谢、年龄、应力等因素有关外，采用戊二醛鞣制是生物瓣膜钙化的重要原因之一。有学者采用叠氮酰基、碳二亚胺、丙三醇等作为交联剂处理生物心脏瓣膜。美国Abolhodz等采用No-React(NR)方法，与传统的GA处理相比较，该方法优点在于(1)能保持胶原纤维内部结构的完整性；(2)抑制晶核的生长；(3)结缔组织细胞能在NR方法处理后的生物材料表面上生长，具有很好的生物相容性，丙三醇(甘油)鞣制的生物材料，质地柔软，移植于体内后钙化率显著降低；该方法的缺点为免疫原性强于戊二醛鞣制的材料，免疫反应能导致生物瓣衰败。为保留戊二醛鞣制生物瓣的优点，去除醛基毒性，提高生物材料的血液相容性，防止钙化，许多发明者采用戊二醛后处理化学改性方法进行生物瓣处理，化学改性的方法有1、应用表面活性剂其中最具代表性的表面活性剂如T6(Sodin dodex sulfate and isopropanol)，T6在无张力条件下心外管道中能完全抑制钙化；2、利用某些金属离子如铝与钙竞争接合部位，降低组织中的磷酸盐，使组织钙化减轻，如美国Webb用0.1M的三氯化铝(AlCl3)处理GA鞣制的生物材料，认为Al3+与负电荷的磷酸集团结合，从而抑制磷酸钙晶核形成，同时也可与胶原纤维上的游离羟基结合，抑制钙磷沉积，减少钙化，缺点是Al3+堆集可导致骨质疏松引起病理骨折，并发现Al3+可导致Alzheimer病；3、环氧氯丙烷后处理法加用环氧氯丙烷对戊二醛鞣制的生物瓣作后处理，使环氧氯丙烷封闭胶原蛋白末端游离羟基，可明显抑制组织钙化(中国西安发明人易定华等，申请人解放军第四军医大学第一附属医院，专利申请号92111141.X)；4、Weiliam报告采用α-氨基酸油(AOA)处理生物瓣可减少钙离子内流，并可与自由醛基结合(碱基反应)，从而明显减少钙化，但由于该碱基反应可逆，故长期效果尚不清楚；5、戊二醛溶液预鞣制，再经阳离子油加脂复鞣、三氧化二铬溶液加铬复鞣的处理生物瓣膜方法(中国济南发明人王春祥等，申请人山东省千佛山医院，专利申请号99112286.0)；6、胶原组织材料缓钙化复合环氧交联方法，处理生物瓣膜(中国成都发明人乐以伦等，申请人成都科技大学，专利申请号93110964.7)；7、戊二醛处理后采用羟基铬(HC)制造生物瓣膜(中国北京发明人金磊等，申请人中国医学科学院阜外医院，专利申请号92100096.0)；8、非聚合环氧化合物生物材料交联方法，是用1，4-丁二醇二环氧甘油醚对生物材料进行复合鞣制，以达到防钙化(美国专利申请号5,880242，1999.3.9)。以上方法都经戊二醛(GA)溶液处理后再进行各种化学方法改性鞣制生物瓣膜。经处理后的生物瓣膜，其稳定性明显增强，生物相容性较好，生物瓣膜的抗钙化能力有所增强，能够延长病人换瓣后生存年限，是目前较为先进的生物瓣膜制造方法。但以上化学改性方法还不能完全防止瓣膜钙化，以至瓣膜使用年限仍然受到限制，最多能达到15年左右。
本发明的目的是在保留戊二醛鞣制方法优点的基础上，能消除戊二醛(GA)鞣制材料中残留醛基所带来的细胞毒性，增加生物瓣膜与血液的相容性，基本上防止生物瓣膜钙化，显著延长生物瓣膜的使用期限。本发明的具体方案是取新鲜牛心包，在新鲜状态下12小时内，将牛心包表面的脂肪及结缔组织清除干净，经4℃生理盐水充分漂洗，选择厚薄均匀的牛心包切割成8×5cm2大小心包片，置入有盖的搪瓷容器内，用0.625％戊二醛Hepe’s缓冲溶液(PH7.4)处理2周(4℃)，将牛心包片取出再用4℃生理盐水漂洗，置入装有2，3-丁二醇溶液的有盖的搪瓷容器内，继续对心包片进行处理，其中2，3-丁二醇溶液的浓度为100％，PH值8.3，溶液温度控制在25℃左右，将心包片在以上2，3-丁二醇溶液中浸泡40天取出，再用4℃生理盐水漂洗后，放入纯甘油(浓度＞98％)溶液中保存备用。
经本发明方法鞣制的牛心包片保持了传统的戊二醛鞣制生物瓣的优点，其质地柔韧、弹性好，组织性能稳定，无免疫原性，血液相容性好，无戊二醛残留醛基所带来的细胞毒性，移植于体内能基本上防止生物瓣膜钙化，显著延长生物瓣膜的使用期限。经本发明方法处理后的生物瓣膜的组织抗钙化实验测试结果如下分组n 新鲜对照组2，3-丁二醇1，3-丙二醇 1，2-丙二醇 戊二醛钙含量(μg/mg 104.11±6.323.99±3.05 167.32± 244.26± 241.89±干重) 38.88 20.19 24.51由以上实验测试数据可见，经本发明方法制作的生物瓣膜干重钙含量仅为原有方法制作的生物瓣膜中的钙含量的1/40～1/80，使生物瓣膜基本上消除了钙化缺陷。

由以下三步完成
1、牛心包片的制备及戊二醛溶液处理取新鲜的牛心包，去除表面脂肪，用4℃生理盐水充分漂洗，选择厚薄均匀的牛心包切割成8×5cm2大小的心包片放在盛有0.625％戊二醛的Hepe’s缓冲液的带盖搪瓷容器中处理2周。
2、2，3-丁二醇溶液处理将经戊二醛溶液处理后的心包片从搪瓷容器中取出，用4℃生理盐水充分漂洗后，再放入2，3-丁二醇溶液中处理40天，其中2，3-丁二醇溶液的浓度为100％，PH值8.3，溶液温度控制在25℃。经本发明鞣制的牛心包片，呈淡黄色，质地柔韧，厚度0.15-0.2mm。经2，3-丁二醇溶液化学改性的化学反应式如下 2，3-丁二醇的两个羟基受两侧紧邻的两个碳键的影响，结构相对不稳定，更易与醛基结合而形成稳定的环状缩醛，消除了残留醛基的毒性和不良作用，达到抗钙化的目的。与传统戊二醛鞣制方法比较，其组织强度显著增加，物理性能稳定，生物相容性好，免疫原性阴性，细胞毒性消除，利于宿主内皮细胞覆盖生长。本方法经济、实用，适用于人工生物材料(牛心包、猪主动脉瓣)及同种瓣或其他心脏修补生物材料的制备。
3、牛心包片的保存处理将经2，3-丁二醇溶液处理后的心包片从搪瓷容器中取出，用4℃生理盐水充分漂洗后，再放入纯甘油溶液中保存备用，纯甘油的浓度必须大于98％。


一种生物心脏瓣膜2,3－丁二醇防钙化改性的方法,包括新鲜牛心包的戊二醛鞣制方法,其特征在于:经戊二醛鞣制方法得到的牛心包片再经4℃生理盐水漂洗后放入2,3－丁二醇溶液中处理;所述2,3－丁二醇溶液的浓度为100%,pH值8.3,溶液的温度控制在20～35℃;牛心包片放入在2,3－丁二醇溶液中处理的时间为40～60天,取出后再经4℃生理盐水漂洗干净放入纯甘油溶液中保存。本发明在保留戊二醛鞣制方法优点的基础上,能消除戊二醛(GA)鞣制材料中残留醛基所带来的细胞毒性,增加生物瓣膜与血液的相容性,基本上防止生物瓣膜钙化,显著延长生物瓣膜的使用期限。