CN102691114A

CN102691114A - 纺丝原液及制造生医纤维方法

Info

Publication number: CN102691114A
Application number: CN2011100814684A
Authority: CN
Inventors: 杨正义; 李瑞生; 彭志刚
Original assignee: Taiwan Textile Research Institute
Current assignee: Taiwan Textile Research Institute
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: CN102691114B

Abstract

本发明公开一种纺丝原液以及制造生医纤维的方法。此纺丝原液包括具有止血及伤口促愈功能的生物可吸收材料、多糖体以及溶剂，多糖体是选自由透明质酸及明胶所组成的群组。多糖体对该具止血功能材料在该纺丝原液中的重量比为约0.1至约3。此制造生医纤维的方法包括以上述纺丝原液进行湿式纺丝，以制得生医纤维。

Description

纺丝原液及制造生医纤维方法

技术领域

本发明是有关于一种纺丝原液，且特别是有关于一种用于制造具止血及伤口促愈功能的纤维的纺丝原液。

背景技术

在手术中止血或是对受伤的组织或易于出血的伤口进行止血对于患者的生还十分重要。过去曾开发出许多的止血材料，例如美国专利No.3,914,413、No 3,911,116及No.3,903,268，以及美国专利公开号No.2007/0009578。

止血性海绵体(haemostatic sponges)已广泛应用在手术中，以促进止血。一般认为海绵体的止血效果与海绵体的孔隙度及其吸收血液的能力有关。传统的海绵体贴附在流血的位置上，并吸收大量的血液。因海绵体的孔隙抓取大量的血小板，因此启动血液的凝固机制而止住流血。然而，当海绵体开始吸收血液时，海绵体的体积必然增加，因此在某方面应用并不适合。

另外，也可应用止血棉(haemostatic fleeces)来进行止血，且止血棉成功地被市场接受。这些止血产品具有羊毛状的外观，且通常是由胶原蛋白(collagen)或明胶(gelatin)所组成。它们具有很强的吸收能力。在开放性的手术中，可用手轻轻地将止血棉压在伤口上，直到流血停止为止。

在文献中，曾报导一种由透明质酸(hyaluronic acid，HA)以及几丁聚糖(chitosan)所构成的止血性纤维(Biomaterial 2005，611-619，Sintaro Yamane et al.)。在此技术中，先形成一纯质的几丁聚糖纤维后，再将几丁聚糖纤维浸泡在HA溶液中以使纤维吸收HA。然而，此技术中HA仅扩散进入几丁聚糖纤维的表面附近，且不容易控制几丁聚糖纤维内的HA含量，再者，这需要较复杂的制造程序。此外，内层的几丁聚糖的功能必须等到在外层的HA材料被人体吸收之后才能显现。

有鉴于此，目前仍需一种改良的生医纤维以及制造此纤维的方法，期能改善上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种纺丝原液，其能用以制造具有止血以及促进伤口愈合功效的纤维，并改善上述问题。所述纺丝原液包括一具有止血功能的生物可吸收材料、一多糖体以及一溶剂；其中所述多糖体对所述生物可吸收材料在纺丝原液中的重量比为约0.1至约3。

根据本发明的另一实施方式，是提供一种制造生医纤维的方法。所述方法包括以下步骤：制备上述的纺丝原液，以及对所述纺丝原液进行湿式纺丝，而得到生医纤维。

根据本发明之又一实施方式，是提供一种生医材料。所述生医材料包括多数个由上述的方法所制得的生医纤维。

附图说明

图1显示了本发明一实施方式的生医材料织物样品的凝血效果。

具体实施方式

本发明的一个实施方式是提供一种纺丝原液(spinning solution)，所述纺丝原液包括一具有止血功能的生物可吸收材料、一多糖体(polysaccharide)以及一溶剂。在纺丝原液中，多糖体对于具有止血功能的生物可吸收材料的重量比为约0.1至约3

本发明的一个实施方式是提供一种制造生医纤维的方法。此方法包括以下步骤：(1)制备上述的纺丝原液；以及(2)对纺丝原液进行湿式纺丝(wet spinning)，以得到生医纤维(biomaterial fiber)。

在上述的纺丝原液中，若多糖体对止血吸收材料的重量比大于约3，则很难在湿式纺丝过程中形成纤维。

在本发明中，“生物可吸收材料”的用语是指在生物体中可降解为较小分子，而得以进入生物体内血液系统的材料而言。此外，“止血”的用语是指促进血液凝固程序，并因此而具有减少形成凝固血块所需的时间的效果。

在一实施方式中，纺丝原液中的具有止血功能的生物可吸收材料为几丁聚糖(chitosan)，且例如透明质酸(hyaluronic acid，HA)及明胶(gelatin)的多糖体对几丁聚糖的重量比为约0.1至约1。在此实施方式中，当多糖体对几丁聚糖的重量比大于约1时，在纺丝原液中将产生凝胶(gel)，而不利于后续的湿式纺丝制程。特别是，HA在纺丝原液中会形成阴离子，几丁聚糖在纺丝原液中会形成阳离子。阴离子的HA与阳离子的几丁聚糖在纺丝原液中可能相互结合，并因此而形成凝胶。在本发明一实施例中，发明人发现当诸如HA及明胶(gelatin)的多糖体对几丁聚糖的重量比小于约1时，纺丝原液中不会形成凝胶。反之，若多糖体对几丁聚糖的重量比小于约0.1时，例如透明质酸(HA)及明胶的多糖体的效果将不明显。HA及明胶可促进伤口愈合，因此由此纺丝原液所制得的生医纤维可具有止血及促进伤口愈合的双重效果。再者，在几丁聚糖中加入HA及明胶，可能因HA及明胶可降低几丁聚糖的疏水性(hydrophobic property)，而能进一步提高生医纤维的止血效果。在一实施例中，例如HA及明胶的多糖体对几丁聚糖的重量比为约0.2至约0.6。

在某些实施例中，纺丝原液中的多糖体以及几丁聚糖的重量百分浓度分别约为1-5％及约为3-10％，纺丝原液中的溶剂为水。

在另一实施方式中，纺丝原液中的具有止血功能的生物可吸收材料为海藻酸盐(alginate)，且纺丝原液中的多糖体(例如HA及明胶)对海藻酸盐的重量比为约0.1至约1。在此实施方式中，此生医纤维可适用于止血及促进伤口愈合的各种应用中。当多糖体对海藻酸盐的重量比大于约1时，由此纺丝原液所制得的生医纤维的机械强度不高，较不适合被应用在止血性绷带产品。在一实施例中，纺丝原液中的多糖体对海藻酸盐的重量比为约0.2至约0.6。在某些实施例中，纺丝原液中的多糖体以及海藻酸盐的重量百分浓度分别约为1％-5％及约为3％-10％。在这些实施例中，纺丝原液中的溶剂可为水。

在另一实施方式中，纺丝原液中的具有止血功能的生物可吸收材料为海藻酸盐，且纺丝原液中的多糖体(例如HA及明胶)对海藻酸盐的重量比为约1至约3。在此实施方式中，所制得生医纤维因具有较高含量的HA及/或明胶，因此适合被应用在抗沾黏(anti-adhesion)的生医材料中。

在一实施方式中，对纺丝原液进行湿式纺丝的步骤包括将纺丝原液挤入一成形液(coagulating solution)的步骤。在一实施例中，纺丝原液中的具有止血功能的生物可吸收材料为几丁聚糖，所使用的成形液为包含氢氧化钠及甲醇的水溶液。更明确地说，成形液中包含5wt％的氢氧化钠(基于全部的成形液重量)，其溶解在甲醇及水(重量比为1∶1)所组成的溶剂中。在另一实施例中，具有止血功能的生物可吸收材料为海藻酸盐，且成形液中包含氯化钙、乙醇以及水。例如，成形液中包含5wt％的氯化钙(基于全部的成形液重量)溶解在乙醇及水(重量比为1∶1)所组成的溶剂中。

在一实施方式中，如上所述的制造生医纤维的方法，在湿式纺丝之后更包括一干燥步骤，以移除生医纤维中的诸如水及醇类的溶剂。例如，可使用真空干燥以移除纤维中的溶剂。

在本发明中，生医纤维是由一包含多糖体以及止血性材料的纺丝原液，经由湿式纺丝过程而得到。此生医纤维可以经由单一制备步骤获得，并因此得以简化制造程序。再者，生医纤维中的多糖体(例如HA及明胶)的浓度大致上是均匀的。

在公知技术中，曾公开一种包含海藻酸盐以及胶原蛋白的纤维材料。然而，此技术在湿式纺丝过程之后，需要交联反应过程(cross-linking process)以增强纤维的机械强度。相较于公知技术，本发明中并不需要进行生医纤维的交联反应处理。再者，相较于胶原蛋白，HA可具有更好的促进伤口愈合的效果；其原因可能是HA与细胞迁移机制(cell migration)相关，而胶原蛋白是与细胞吸附机制(celladsorption)有关。

本发明的另一实施方式是公开一种生医材料。所述生医材料包括复数个由上述方法所制得的纤维。例如，可借由公知的非织造方法，将生医纤维制造成为一生医材料。

实施例

以下的实施例是用以说明本发明的特定实施方式，并使本发明所属技术领域中具有通常知识者得以实施本发明。以下的实施例不应被解释为本发明的限制。

实施例1

1.1制备包含HA及几丁聚糖的生医纤维

50g的几丁聚糖、25g醋酸(CH₃COOH)与950g的水混合，并在室温下搅拌3小时以完全溶解几丁聚糖。然后，再加入25g的HA而形成纺丝原液。另外，混合50g的氢氧化钠、475g的甲醇以及475g的水而制备成为成形液。

在湿式纺织的过程中，湿式纺织机的泵流量设定为1.5ml/min，将纺丝原液经由一纺丝喷嘴(具有500个孔，每一孔的直径为10μm)挤入成形液中而形成生医纤维。再将生医纤维置入真空干燥机中以移除残留的溶剂(水及甲醇)。

1.2制备包含明胶及几丁聚糖的生医纤维

在本实施例中，使用与实施例1.1相同的方法制备生医纤维，除了以明胶取代上述实施例中的HA。

1.3制备包含HA及海藻酸盐的生医纤维

在本实施例中，混合5g的HA、35g的海藻酸盐及950g的水，并经充分搅拌以形成纺丝原液。混合50g的氯化钙、475g的乙醇及475g的水制备成形液。使用与实施例1.1相同的湿式纺丝及干燥过程来制备生医纤维。

再分别利用在上述实施例1中所制备的生医纤维制造成不织布织物(non-woven fabric)。

实施例2：实施例1的生医纤维的特性分析

借由以下的测试方法，以量化上述实施例1所制备的生医纤维的凝血效果(blood-clotting effects)。简言之，分别将100μL的血液滴在0.1克的生医材料织物样品上(由实施例1.1、1.2及1.3的生医纤维所制成的不织布织物)。在静置一段时间后(例如15、30、60及120秒)，将具有血液的生医材料织物样品浸泡在含有10ml生理食盐水的容器中，并震荡4分钟。生医材料织物样品上未凝固的血液将会溶解在生理食盐水中，而凝固的血液仍将黏附在织物样品上。随后由生理食盐水中取出生医材料织物样品，并以酶免疫法(enzyme-linked immunosorbentassay，ELISA)分析生理食盐水溶液中血液的含量，其中是以紫外光-可见光光谱仪量测生理食盐水溶液在波长540nm的吸收度。若吸收度越低，表示生理食盐水样品溶液中血液的浓度越低，则代表凝固在生医材料织物样品上的血液量较多。另外，在10ml的生理食盐水中加A100μL的血液以配制成一标准液。并以相同的光谱仪量测相同波长下的吸收度。再利用以下方程式计算标准化的吸收度：

a_n＝a_p/a_s；

其中a_n为标准化吸收度；a_p为生理食盐水样品溶液的吸收度；a_s为标准液的吸收度。

图1显示分别由实施例1.1、1.2及1.3的生医纤维所制成的生医材料织物样品的凝血效果，其中也显示了纯棉样品的测试结果作为对照组。由实施例1.1所制备的含有HA及几丁聚糖的生医材料样品的生理食盐水呈现最低的标准化吸收度，在15秒的静置时间下，标准化吸收度只有0.18，这表示经过15秒的静置时间，约有82％的血液凝固在生医材料样品上。相较于对照组的纯棉样品生理食盐水，其呈现出约0.92的高的标准化吸收度，实施例1.1所制备的生医材料样品明显地可以促进血液凝固的程序。此外，实施例1.2及实施例1.3所制备的生医材料样品也呈现出类似的结果。

图1中也显示分别由纯质的几丁聚糖以及纯质的海藻酸盐所制成的样品的凝血效果。纯质几丁聚糖样品的生理食盐水溶液在静置时间15秒时的标准化吸收度约为0.9，这表示经过15秒的静置时间，只有约10％的血液凝固在生医材料样品上。相较于实施例1.1及实施例1.2的结果，可证实HA及明胶可大幅地提升几丁聚糖的止血效果。此外，纯质海藻酸盐样品的生理食盐水溶液在静置时间15秒时的标准化吸收度约为0.36。实施例1.3所制备的含有HA及海藻酸盐的生医材料，比纯质海藻酸盐样品具有更佳的止血特性。

实施例3：实施例1的生医纤维的促愈效果

借由以下的测试，以量化实施例1.1的生医纤维的促愈效果。简言之，在一只ICR老鼠的皮肤上形成二处伤口，此二处伤口具有相同的面积为4cm²。接着，其中一处伤口以实施例1.1所制成的不织布加以处理并覆盖伤口，而另一处伤口以商业产品KALTOSTAT^TM处理并覆盖伤口以作为对照组。在一段时间之后，例如7天、14天、21天，分别量测两伤口的面积，其量测结果列于表一中。

表一

实施例1.1的生医纤维呈现出极佳的促愈效果。如表一所示，在经过14天的治疗后，以实施例1.1制成的不织布所处理的伤口的面积为2cm²，而以KALTOSTAT^TM治疗的伤口之面积为3cm²。在经过21天的处理后，以实施例1.1制成的不织布所处理的伤口几乎愈合，伤口面积仅剩下0.2cm²，但是以KALTOSTAT^TM治疗的伤口面积为0.5cm²。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种纺丝原液，包括：

-具有止血功能的生物可吸收材料；

-多糖体；以及

-溶剂；

其中所述多糖体对该生物可吸收材料在所述纺丝原液中的重量比为约0.1至约3。

2.权利要求1所述的如权利要求1所述的纺丝原液，其中所述具有止血功能的生物可吸收材料是选自由海藻酸盐以及几丁聚糖所组成的群组，且所述多糖体是选自由透明质酸以及明胶所组成的群组。

3.如权利要求2所述的纺丝原液，其中所述具有止血功能的生物可吸收材料为几丁聚糖，且所述多糖体对该几丁聚糖的重量比小于1。

4.如权利要求3所述的纺丝原液，其中所述多糖体对所述几丁聚糖的重量比为约0.2至约0.6，且所述多糖体对于所述纺丝原液的重量百分浓度为约1-5％，所述几丁聚糖对于所述纺丝原液的重量百分浓度为约3-10％。

5.如权利要求2所述的纺丝原液，其中所述具有止血功能的生物可吸收材料为海藻酸盐，所述溶剂为水，且所述多糖体对所述海藻酸盐的重量比为约0.1至约1。

6.如权利要求5所述的纺丝原液，其中所述多糖体对所述海藻酸盐的重量比为约0.2至约0.6，且所述多糖体对于所述纺丝原液的重量百分浓度为约1-5％，所述海藻酸盐对于所述纺丝原液的重量百分浓度为约3-10％。

7.如权利要求2所述的纺丝原液，其中所述具有止血功能的生物可吸收材料为海藻酸盐，且所述多糖体对所述海藻酸盐的重量比为约1至约3。

8.一种制造生医纤维的方法，包括：

以权利要求1所述的纺丝原液进行湿式纺丝，以得到所述生医纤维。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述湿式纺丝步骤包括：将所述纺丝原液挤入一成形液中。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述具有止血功能的生物可吸收材料为几丁聚糖，且所述成形液包括氢氧化钠、甲醇以及水。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述具有止血功能的生物可吸收材料为海藻酸盐，且所述成形液包括氯化钙、乙醇以及水。

12.一种生医材料，包括多数个以权利要求8所述的方法所制得的生医纤维。