CN104623724B - 具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物医疗领域，具体涉及一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉。本发明为一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，所述手术钉由生物降解材料制成；包括两个钉角及钉角间的连接部分；所述连接部分包含预拉伸处理过的干水凝胶；所述预拉伸处理是将连接部分的凝胶加热软化后在外力作用下单向拉伸，再降回室温后除去外力的变形过程。所述连接部分经预拉伸处理后，可在水或者含水溶液的作用下发生快速收缩。本发明的手术钉具有水驱动自收缩功能，有利于手术创口愈合。

Description

具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉
技术领域
本发明涉及生物医疗领域，具体涉及一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉。
背景技术
水凝胶一般是由亲水性高分子构成的具有三维交联网络结构的聚合物和水组成的多元体系，此类网络因存在物理或化学交联而不溶于水，但能吸收和保持大量水分并可在溶液或生物体中保持完整性。由于高分子网络中含有水分，交联大分子链得以伸展，从而使凝胶能够在保持原形状的同时还具有一定的流体性质。经干燥除去水分后，凝胶体积显著缩小而强度明显提高。当干凝胶再次遇水分后，因吸水其体积膨胀并恢复水凝胶的初始状态，包括物理特性。
基于传统技术的医用手术钉已经被应用于伤口缝合中，如专利US6530933、US20110034953、US6530993131、US2011/0101067、US 2008/0015598、 US 2008/0015598等。其中，US 2011/0101067描述了一种可适用于缝合不同厚度组织所需要的手术钉装置， 但其实际操作相当复杂。
目前已有报道利用形状记忆材料的形状记忆效应来实现手术钉的自动收缩功能，从而闭合创口，如专利US5246443、US4485816、US2008/0161808、US20060282118、US2011/0087277、US2008/0161808、US2008/0015598、US 2002/0111641。这些报道中的形状记忆手术钉大都通过特殊的加热装置来加热激发形状记忆效应。
生物降解材料制备的手术钉已在临床外科缝合手术中广泛应用，相关专利文献报道可参见US2008/0015598、US 2011/0087277、US 2002/0111641、US8066736B2等。生物降解手术钉的主要优势在于其可在特定时间内完全被降解，因此，将其用于手术缝合时可以省去移除手术钉的步骤，从而减少病人的痛苦。但目前在医疗领域广泛应用的生物降解手术钉均不具备自收缩闭合伤口的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有水驱动自收缩功能，有利于创口愈合，并且可生物降解的手术钉。
本发明为一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，所述手术钉由生物降解材料制成；包括两个钉角及钉角间的连接部分；所述连接部分包含预拉伸处理过的干水凝胶； 所述预拉伸处理是将连接部分的凝胶加热软化后在外力作用下单向拉伸，再降回室温后除去外力的变形过程。所述连接部分经预拉伸处理后，可在水或者含水溶液的作用下发生快速收缩。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述干水凝胶含重量百分比为0.1%到15%的水分。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述手术钉预拉伸后的伸长量为5%~500%；遇水后在预拉伸方向上的收缩量为10%~90%。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述预拉伸后的连接部分在遇水后的3~180秒内完成收缩。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述生物可降解材料的完全生物降解所需时间为一周到六个月。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述钉角材料为聚己内酯（PCL），聚乳酸（PLA），聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA），镁合金等生物可降解材料中的一种或多种的复合。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述连接部分的干水凝胶材料为聚乙二醇（PEG）凝胶、聚乳酸-羟基乙酸/聚乙二醇/聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA-PEG-PLGA）凝胶、聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯（PCL-PEG-PCL）凝胶、聚乙二醇-聚己内酯（PEG-PCL）凝胶、聚乙二醇/聚乳酸-羟基乙酸/聚乙二醇(PEG-PLGA-PEG)三嵌段共聚物凝胶、聚乙二醇-甲基多巴（PEG-DOPA）凝胶、聚氧化乙烯-聚苯醚-聚氧化乙烯（PEO-PPO-PEO）三嵌段共聚物凝胶、（丙交酯-co-丙烯酸酯碳酸酯）-b-聚乙二醇-b-低聚-（丙交酯-co-丙烯酸酯碳酸酯）（OLAC-PEG-OLAC） 三嵌段共聚物凝胶、魔芋葡甘聚糖（KGM）聚合物凝胶、魔芋葡甘聚糖-聚(N-异丙基丙烯酰胺) （KGM/N- PNIPAM）互穿聚合物网络凝胶、聚乙二醇-喹乙醇(star-PEG-OLA) 星型嵌段共聚物凝胶、乙酰氧基-聚乙二醇-喹乙醇（OAC-PEG-OAC）水溶性三嵌段共聚物凝胶、聚天冬氨酸水凝胶、壳聚糖凝胶等生物可降解水凝胶中的一种或多种的组合。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是所述连接部分为可生物降解的水凝胶或其复合材料。
所述的一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，可通过调节连接部分的几何形状及尺寸、含水量、结构和预拉伸量来控制其遇水后的收缩速度，收缩量和收缩力，从而控制闭合程度。
本发明与现有技术相比，具有如下优点效果：
1、本发明的具有水驱动自收缩功能的生物降解的手术钉，遇水收缩从而闭合创口。
2、本发明的具有水驱动自收缩功能的生物降解的手术钉，其遇水后的收缩速度，收缩量和收缩力是可控的，从而控制手术创口的闭合程度。
3、本发明的具有水驱动自收缩功能的生物降解的手术钉，其降解速度可通过调节所用凝胶材料交联度等方式加以控制。
附图说明
图1是本发明实施例一的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉闭合手术创口的形状变化过程示意图。
图2是本发明实施例二的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉闭合手术创口的形状变化过程示意图。
图3是本发明实施例三的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉闭合手术创口的形状变化过程示意图。
具体实施方式
下面参照附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。本发明的保护范围不受具体的实施例所限制。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例一：一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，如图1所示。手术钉钉脚部分为高韧性的可生物降解的PCL形状记忆聚合物，连接部分为含水重量百分比为5%的PEG凝胶，制备好的手术钉如图1（a）所示。将凝胶部分加热到50℃后，沿其长度方向上拉伸300%，降至室温后撤去外力，如图1（b）所示。使用时，由送钉器将手术钉射入需闭合的组织并使钉脚弯曲以更好地固定，如图1（c）所示。在干凝胶部分喷上约20 ml的医用生理盐水后，凝胶部分在20秒内收缩，使创口闭合，如图1（d）所示。
实施例二：一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，如图2所示。手术钉钉脚部分为弯曲的高韧性可生物降解PLGA形状记忆聚合物，连接部分为含水重量百分比为10%的壳聚糖凝胶，如图2（a）所示。将手术钉凝胶部分加热到70℃后，在外力作用下沿其长度方向拉伸200%；同时将钉脚的弯曲部分伸直；降至室温后撤去外力约束，处理后的手术钉如图2（b）所示。使用时，由送钉器发射使钉脚进入组织。由于体温的加热作用，钉脚自动弯曲，此时手术钉的形状如图2（c）所示。然后在手术钉的凝胶部分喷洒约10 ml的纯净水， 20秒内凝胶收缩，将创口闭合，如图2（d）所示。
实施例三：一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，如图3所示。手术钉的钉脚部分为可生物降解的镁合金，连接部分为含水重量百分比为1%的PEG-DOPA凝胶，如图3（a）所示。将手术钉加热到90℃后在外力作用下将凝胶拉伸250%，降至室温后撤去外力。此时的手术钉如图3（b）所示。使用时，由送钉器发射手术钉，使钉脚嵌入需要闭合的组织，此时手术钉的形状如图3（c）所示。在干凝胶部分喷约20 ml的医用生理盐水后，凝胶部分在30秒内收缩闭合创口，此时手术钉如图3（d）所示。

Claims (8)

1.一种具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，所述手术钉由生物降解材料制成；其特征是：包括两个钉角及钉角间的连接部分；所述连接部分包含预拉伸处理过的干水凝胶； 所述预拉伸处理是将连接部分的凝胶加热软化后在外力作用下单向拉伸，再降回室温后除去外力的变形过程；所述连接部分经预拉伸处理后，能够在遇水或者含水溶液时收缩。
2.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述干水凝胶含重量百分比为0.1%到15%的水分。
3.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述手术钉预拉伸后的伸长量为5%~500%；遇水后在预拉伸方向上的收缩量为10%~90%。
4.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述预拉伸后的连接部分能够在遇水后的3~180秒内完成收缩。
5.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述生物降解材料的完全生物降解所需时间为一周到六个月。
6.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述钉角材料为聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、镁合金几种生物可降解材料中的一种或多种的复合。
7.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述连接部分的干水凝胶材料为聚乙二醇凝胶、聚乳酸-羟基乙酸/聚乙二醇/聚乳酸-羟基乙酸共聚物凝胶、聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯凝胶、聚乙二醇-聚己内酯凝胶、聚乙二醇/聚乳酸-羟基乙酸/聚乙二醇三嵌段共聚物凝胶、聚乙二醇-甲基多巴凝胶、聚氧化乙烯-聚苯醚-聚氧化乙烯三嵌段共聚物凝胶、（丙交酯-co-丙烯酸酯碳酸酯）-b-聚乙二醇-b-低聚-（丙交酯-co-丙烯酸酯碳酸酯）三嵌段共聚物凝胶、魔芋葡甘聚糖聚合物凝胶、魔芋葡甘聚糖-聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿聚合物网络凝胶、聚乙二醇-喹乙醇星型嵌段共聚物凝胶、乙酰氧基-聚乙二醇-喹乙醇水溶性三嵌段共聚物凝胶、聚天冬氨酸水凝胶、壳聚糖凝胶生物可降解水凝胶中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的具有水驱动自收缩功能的生物降解手术钉，其特征是：所述连接部分为可生物降解的水凝胶或其复合材料。
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