CN108721707B - 可降解导线及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可降解导线，包括：基体以及保护部，二者采用可吸收或可降解材质形成；其中，所述保护部用于对所述可降解导线进行封装。本发明还提供了一种可降解导线的制备方法。本发明可降解导线及其制备方法，制备过程简单，原料来源广，经济成本低，性能稳定，可用于大规模批量化生产，有效的解决了现阶段电子器件导线不可降解等问题。

Description

可降解导线及其制备方法
技术领域
本发明涉及导线技术领域，尤其涉及一种可降解导线及其制备方法。
背景技术
随着医学的发展与进步及人们生活水平的提高，人们对使用的器械与材料质量要求越来越高。生物材料的研究是生物医学工程学的一个重要分支，生物可降解材料是近年来生物材料研究的重点之一。因其在体内生理条件下能自行降解成无毒的小分子物质，并随体内正常代谢排出体外，从而使其在医学上有越来越广泛的应用。现存的生物可降解材料可分为四类：可降解金属、天然可降解材料、人工可降解材料和生物可降解复合材料。现有的植入式医疗器件一般含铜、金、银或铝等不可降解金属材料，植入和更换、移除都需要经由手术完成。可降解医疗器件的出现，将可能令医疗器件与人体环境更相容，避免多次植入手术。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可降解导线及其制备方法，该可降解导线原料来源广，制备过程简单，经济成本低，性能稳定，可用于大规模批量化生产，有效的解决了现阶段电子器件导线不可降解等问题。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种可降解导线，包括：基体以及保护部，二者采用可吸收或可降解材质形成；其中，所述保护部用于对所述可降解导线进行封装。
优选地，还包括：导电部，位于所述基体和所述保护部之间；其中，所述基体包括可吸收医用缝合线或可降解高分子线；所述导电部包括可降解金属层，包裹所述基体的外表面；所述保护部包括可降解高分子材料层，包裹所述导电部的外表面。
优选地，所述基体包括可降解金属线；所述保护部包括可降解高分子材料层。
优选地，所述可吸收医用缝合线为羊肠线、纯天然胶原蛋白缝合线或化学合成线。
优选地，所述可降解金属层的材质包括纯镁、镁基合金、纯铁、铁基合金、纯锌、锌基合金、钨及非晶合金的至少其中之一。
优选地，所述可降解金属线的材质包括纯镁、镁基合金、纯铁、铁基合金、纯锌、锌基合金、钨及非晶合金的至少其中之一。
优选地，所述可降解高分子线、可降解高分子材料层的材质为PLGA、PGA或PHBV。
优选地，所述可降解导线的两端裸露不封装。
根据本发明的另一个方面，提供了一种可降解导线的制备方法，包括：
采用可吸收或可降解材料形成所述可降解导线的基体；
采用可吸收或可降解材料对所述基体进行封装，形成所述可降解导线的保护部。
优选地，采用可吸收医用缝合线或可降解高分子线形成可降解导线的基体；
在所述可吸收医用缝合线或可降解高分子线表面形成可降解金属层，即可降解导线的导电部；
在可降解金属层外侧封装可降解高分子材料层，即可降解导线的保护部。
优选地，采用可降解金属线形成可降解导线的基体；
在所述可降解金属线外侧封装可降解高分子材料层，即可降解导线的保护部。
优选地，采用喷涂、磁控溅射或电子束蒸发法在所述基体外侧形成所述可降解金属层。
优选地，采用表面清洗、表面等离子体处理及超声处理处理方法对所述可吸收医用缝合线进行预处理。
优选地，采用化学腐蚀、表面等离子体处理或加热处理方法对所述可降解高分子线进行处理以提高表面粗糙程度。
优选地，采用化学腐蚀、锉磨、表面等离子体处理方法对所述可降解金属线进行处理，使该可降解金属线完全外露。
根据本发明的另一个方面，提供了一种临时性心脏起搏器，其包括所述的可降解导线。
根据本发明的另一个方面，提供了一种临时性神经刺激装置，其包括所述的可降解导线。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明可降解导线及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一：
(1)利用可降解/可吸收材料为基底，通过溅射、封装制备出有绝缘层的可降解导线。该导线解决了现如今导线不可降解的难题，使得临时医疗器件可实现体内完全降解，避免了二次手术，减轻了病患的痛苦。有效推动了其在电子医疗器件等领域的广泛应用。
(2)可降解导线的制备原料来源广，制备过程简单，经济成本低，性能稳定，可用于大规模批量化生产。
附图说明
图1是依据本发明第一实施例可降解导线结构示意图。
图2是依据本发明第二实施例可降解导线结构示意图。
图3是依据本发明第三实施例可降解导线结构示意图。
图4是依据本发明第四实施例可降解导线的制备方法流程图。
图5是依据本发明第五实施例可降解导线的制备方法流程图。
图6是依据本发明第六实施例可降解导线的制备方法流程图。
图7是本发明实施例可降解导线应用于临时性神经刺激装置的示意图。
图8是本发明实施例可降解导线应用于临时性心脏起搏器的示意图。
【符号说明】
10-可降解导线；
1、4、6-基体；2、7-导电部；3、5、8-保护部；
20-神经电刺激仪；
30-神经电刺激装置；
40-起搏器；
50-临时性心脏起搏器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种可降解导线及其制备方法，该可降解导线原料来源广，制备过程简单，经济成本低，性能稳定，可用于大规模批量化生产，有效的解决了现阶段电子器件导线不可降解等问题。
本发明提供的可降解导线，包括：基体以及保护部，二者采用可吸收或可降解材质形成；其中，所述保护部用于对所述可降解导线进行封装。以下结合第一实施例至第三实施例，详细介绍本发明可降解导线。
一、第一实施例
在本发明第一实施例中，提供了一种可降解导线。图1为根据本发明第一实施例可降解导线的结构示意图。请参照图1，本实施例可降解导线，包括：
基体1，包括可吸收医用缝合线；
导电部2，包括可降解金属层，包裹所述基体的外表面；以及，
保护部3，包括可降解高分子材料层，用于对所述导电部进行封装。
具体的，所述可吸收医用缝合线，包括：羊肠线(普通肠线、铬制肠线)、纯天然胶原蛋白缝合线、化学合成线(PGA、PGLA、PLA)等。
进一步的，由于可吸收医用缝合线塑性好，在包裹金属前可将其拉直。
所述可降解金属层的材料为纯金属材料及以其为基底的合金，包括：纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和(钙基、锌基和锶基)大块非晶合金等。
其中，可采用喷涂金属液体、磁控溅射纳米尺度金属、电子束蒸发金属等金属包裹方法使所述可降解金属包裹所述基体。
优选的采用磁控溅射使金属包裹所述基体，其中，溅射时间为10-50min，溅射所用功率为60-200W，优选的溅射时间为20min，溅射所用功率为100W。为保证金属层包裹完全，改善包裹的效果，对可吸收医用缝合线进行2-5次翻转溅射。
所述可降解高分子材料层采用降解性能好、生物相容性高的高分子材料，包括：PLGA、PGA、PHBV等。
其中，可降解高分子材料通常以固体形式存在，通过溶剂溶解、溶剂挥发等过程可完成可降解高分子材料对金属层的封装。
另外，由于可降解导线既要实现可降解，又要实现封装，所以在线的两端不需封装。
有利的，为提高清洁度，可采用表面清洗、表面等离子体处理及超声处理等处理方法对所述可吸收医用缝合线进行预处理。
本领域技术人员可以理解的是，所述可降解导线的长度不限，其直径受限于可吸收医用缝合线直径。
二、第二实施例
在本发明第二实施例中，提供了一种可降解导线。图2为根据本发明第二实施例可降解导线的结构示意图。请参照图2，本实施例可降解导线，包括：
基体4，包括可降解金属线；以及，
保护部5，包括可降解高分子材料层，用于对所述导电部进行封装。
具体的，所述可降解金属线的材质为纯金属材料或合金，包括：纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和(钙基、锌基和锶基)大块非晶合金等。
有利的，为提高清洁度，可采用表面清洗、表面等离子体处理及超声处理等处理方法对所述可降解金属线进行预处理。
进一步的，所述可降解高分子材料层采用降解性能好、生物相容性高的高分子材料，包括PLGA、PGA、PHBV等。其中，所述可降解高分子材料以固体形式存在，通过溶剂溶解、溶剂挥发等过程可完成可降解高分子材料对金属层的封装。
有利的，在封装之前，所述可降解金属线可采用化学腐蚀、锉磨、表面等离子体处理等方法进行处理，使金属线完全外露。
另外，由于可降解导线既要实现可降解，又要实现封装，所以在线的两端不需封装。
本领域技术人员可以理解的是，实验所制备可降解导线的长度不限，其直径受限于可降解金属线直径。
三、第三实施例
在本发明第三实施例中，提供了一种可降解导线。图3为根据本发明第三实施例可降解导线的结构示意图。请参照图3，本实施例可降解导线，包括：
基体6，包括可降解高分子线；
导电部7，包括可降解金属层，包裹所述基体的外表面；以及，
保护部8，包括可降解高分子材料层，用于对所述导电部进行封装。
具体的，所述可降解高分子线可通过裁剪取自所制备高分子薄膜。
所述可降解金属层采用纯金属材料或金属合金，包括纯镁及镁基合金、纯铁及铁基合金、纯锌及锌基合金、钨和(钙基、锌基和锶基)大块非晶合金等。
进一步的，所述可降解金属层可以通过涂抹金属液体、磁控溅射纳米尺度金属、电子束蒸发金属等金属包裹方法包裹所述可降解高分子线。优选的采用磁控溅射使金属包裹所述基体，其中，溅射时间可为10-50min，溅射所用功率为60-200W，优选的，溅射时间可为20min，溅射所用功率为100W。优选地，为保证金属层包裹完全，对可吸收医用缝合线进行3次翻转溅射。
所述可降解高分子线、可降解高分子材料层为降解性能好、生物相容性高的高分子材料，包括：PLGA、PGA、PHBV等。
有利的，可采用化学腐蚀、表面等离子体处理、加热等处理方法对所述可降解高分子线进行处理以提高表面粗糙程度。
进一步的，由于所述可降解高分子材料通常以固体形式存在，通过溶剂溶解、溶剂挥发等过程可完成可降解高分子材料薄膜的制备。
优选地，可以两次制备薄膜，利用可降解金属层与可降解高分子材料层之间的粘性实现封装；也可以利用热封装方法实现封装。
另外，由于所述可降解导线既要实现可降解，又要实现封装，在线的两端不需封装。
本领域技术人员可以理解的是，实验所制备可降解导线的长度、宽度和高度受限于可降解高分子薄膜的尺寸和厚度。
另外，本发明还提供的一种可降解导线的制备方法，包括：采用可吸收或可降解材料形成所述可降解导线的基体；采用可吸收或可降解材料对所述基体外侧进行封装，形成所述可降解导线的保护部。
以下结合第四实施例至第六实施例，详细介绍本发明可降解导线的制备方法。
四、第四实施例
请参照图4，本实施例可降解导线的制备方法，包括：
采用可吸收医用缝合线形成可降解导线的基体；
在所述可吸收医用缝合线表面形成可降解金属层，即可降解导线的导电部；所述可降解金属层可通过溅射、喷涂或电子束蒸发法形成；
在可降解金属层外侧封装可降解高分子材料层，即形成可降解导线的保护部。
具体的，溅射时间为10-50min，溅射所用功率为60-200W，优选的溅射时间为20min，溅射所用功率为100W。
为保证金属层包裹完全，改善包裹的效果，对可吸收医用缝合线进行2-5次翻转溅射。
由于可降解高分子材料通常以固体形式存在，通过溶剂溶解、溶剂挥发等过程可完成可降解高分子材料对金属层的封装。
有利的，为提高清洁度，可采用表面清洗、表面等离子体处理及超声处理等处理方法对所述可吸收医用缝合线进行预处理。
优选地，实验所用可吸收医用缝合线塑性好，应在包裹金属前将其拉直。
五、第五实施例
请参照图5，本实施例可降解导线的制备方法，包括：
采用可降解金属线形成可降解导线的基体；
在所述可降解金属线外侧封装可降解高分子材料层，即形成可降解导线的保护部。
由于所述可降解高分子材料以固体形式存在，通过溶剂溶解、溶剂挥发等过程可完成可降解高分子材料对金属层的封装。
有利的，实验所用材料处理方法可以为化学腐蚀、锉磨、表面等离子体处理等，金属线完全外露。
六、第六实施例
请参照图6，本实施例可降解导线的制备方法，包括：
采用可降解高分子线形成可降解导线的基体；所述可降解高分子线可通过裁剪可降解高分子膜得到；
在所述可降解高分子线表面形成可降解金属层，即可降解导线的导电部；所述可降解金属层可通过溅射、喷涂或电子束蒸发法形成；
在可降解金属层外侧封装可降解高分子材料层，即可降解导线的保护部。
其中，溅射时间可为10-50min，溅射所用功率为60-200W，优选的，溅射时间可为20min，溅射所用功率为100W。优选地，为保证金属层包裹完全，对可吸收医用缝合线进行3次翻转溅射。
有利的，可采用化学腐蚀、表面等离子体处理、加热等处理方法对所述可降解高分子线进行处理以提高表面粗糙程度。
由于所述可降解高分子材料通常以固体形式存在，通过溶剂溶解、溶剂挥发等过程可完成可降解高分子材料薄膜的制备。
下面结合实例详细介绍本发明可降解导线的实际效果及应用情况。
实例1
选用一种可降解的缝合线(医用铬制羊肠线)，一种可降解金属(Fe)，一种可降解高分子材料(PLGA)为原料，进行实验的实施。
在本实例中，取3-0(直径为0.200-0.249mm)医用铬制羊肠线，将其切割成20cm的线段，用高纯水冲洗完全后置于自然条件下风干。在绷直的情况下放置在包裹有平整铝箔的铝板上。放入表面等离子体共振仪中，在流量为200-300sccm的氧气氛下处理5分钟。
取出后，将医用铬制羊肠线连同铝箔放在溅射基片上，以Fe为靶材、以100W的功率磁控溅射20min，此过程重复3次。
将PLGA通过30min 25HZ、100W的超声溶解在氯仿溶液中，PLGA的质量分数为5％。取10毫升(ml)PLGA溶液置于18cm*5mm*3mm 3D打印的PLA沟槽里，待PLGA薄膜半干时与沟槽剥离，得到3mm厚的PLGA薄膜。该过程重复两遍。将制得的可降解羊肠线放在两片PLGA薄膜中间，两端分别剩余1cm，压实并于自然状态下风干，得到PLGA包裹的镀铁羊肠线。裁剪至合适尺寸(0.5mm*20cm)，备用。
使用万用表对导线的导电情况进行验证。打开万用表，将万用表调到欧姆档位，置于最大量程(无穷大)处，将万用表的红黑接线柱分别与其红黑导线的一端连接，将导线的另一端分别与制备得到的可降解导线的两端连接，万用表显示示数为零，证明制备得到了可降解导线。
将制备的可降解导线置于1X的PBS缓冲溶液中，置于37摄氏度的恒温箱中，每天定时观察导线的降解情况。一段时间后，可以发现导线变弯曲、外层保护部封装剥离脱离、质量变轻、导电性变差，缓冲液中出现金属碎屑等。
图7是本发明实施例可降解导线应用于临时性神经刺激装置的示意图。如图7所示，制备一个内径为2cm*3mm*2cm的无盖空盒，将电极贴附在前后两个面上。将制得的可降解导线10两端分别与电刺激电极和神经电刺激仪20相连接，得到神经电刺激装置30。加入1ml神经细胞。通过电刺激装置的正常工作给以神经细胞电刺激。
实例2
选用可降解高分子材料PGA，可降解金属Fe，可降解高分子材料PLGA为原料，进行实验的实施。
在本实例中，取0.5g PGA溶解在9.5g水中，超声30分钟后完全溶解，倾倒在Ф9的塑料平皿中，室温下自然风干。用镊子等工具将其与塑料皿剥离开，切割成3mm*20cm的薄片。在拉直的情况下放置在包裹有平整铝箔的铝板上。放入表面等离子体共振仪中，在流量为200-300sccm的氧气氛下处理5分钟。取出后，将PGA薄片连同铝箔放在溅射基片上，以Fe为靶材、以100W的功率磁控溅射20min，此过程重复2次。将PLGA通过30min 25HZ、100W的超声溶解在氯仿溶液中，PLGA的质量分数为5％。取10毫升置于18cm*5mm*3mm 3D打印的PLA沟槽里，待PLGA薄膜半干时与沟槽剥离。该过程重复两遍。将制得的可降解PGA线放在两片PLGA薄膜中间，两端分别剩余1cm，压实并于自然状态下风干，得到PLGA包裹的镀铁PGA线。裁剪至合适尺寸(0.5mm*20cm)，备用。
使用万用表对导线的导电情况进行验证。打开万用表，将万用表调到欧姆档位，置于最大量程(无穷大)处，将万用表的红黑接线柱分别与其红黑导线的一端连接，将导线的另一端分别与制备得到的可降解导线的两端连接，万用表显示示数为零，证明制备得到了可降解导线。
将导线置于1X的PBS缓冲溶液中，置于37摄氏度的恒温箱中，每天定时观察导线的降解情况。一短时间后，可以发现导线变弯曲、外层保护部封装剥离脱离、质量变轻、导电性变差，缓冲液中出现金属碎屑等。
图8是本发明实施例可降解导线应用于临时性心脏起搏器的示意图。如图8所示，将制得的可降解导线10一端与已制备并被使用的自驱动临时起搏器40连接，制备得到导线可降解的临时性心脏起搏器50，该心脏起搏器可以植入动物体内。
综上，本发明利用可降解材料为基底，通过溅射、封装制备出有绝缘层的可降解导线。该导线解决了现如今导线不可降解的难题，使得临时医疗器件可实现体内完全降解，避免了二次手术，减轻了病患的痛苦。
至此，已经结合附图对本发明多个实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明可降解导线及其制备方法有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)本发明可降解导线不限于上述实施例中的具体结构，还可以包括其它可降解/可吸收结构，也可以为基体-导电部-基体-导电部-保护部多层混合结构，同样不影响本发明的实现。
(2)本发明可降解导线也可以选用其他天然可降解材料，例如丝素、甲壳素等。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种可降解导线，包括：
基体、导电部和保护部；其中，
所述导电部位于所述基体和所述保护部之间；
所述基体与所述保护部采用可吸收或可降解材质形成；
所述基体包括可吸收医用缝合线或可降解高分子线；
所述导电部包括可降解金属层，包裹所述基体的外表面；
所述保护部包括可降解高分子材料层，包裹所述导电部的外表面；
所述保护部用于对所述可降解导线进行封装。
2.根据权利要求1所述的可降解导线，其中，所述可吸收医用缝合线为羊肠线、纯天然胶原蛋白缝合线或化学合成线。
3.根据权利要求1所述的可降解导线，其中，所述可降解金属层的材质包括纯镁、镁基合金、纯铁、铁基合金、纯锌、锌基合金、钨及非晶合金的至少其中之一。
4.根据权利要求1所述的可降解导线，其中，所述可降解高分子线、可降解高分子材料层的材质为PLGA、PGA或PHBV。
5.根据权利要求1所述的可降解导线，其中，所述可降解导线的两端裸露不封装。
6.一种可降解导线的制备方法，包括：
采用可吸收或可降解材料形成所述可降解导线的基体；
采用可吸收或可降解材料对所述基体进行封装，形成所述可降解导线的保护部；
其中，采用可吸收医用缝合线或可降解高分子线形成可降解导线的基体；
其中，在所述可吸收医用缝合线或可降解高分子线表面形成可降解金属层，即可降解导线的导电部；
在可降解金属层外侧封装可降解高分子材料层，即可降解导线的保护部。
7.根据权利要求6所述的可降解导线的制备方法，其中，采用喷涂、磁控溅射或电子束蒸发法在所述基体外侧形成所述可降解金属层。
8.根据权利要求6所述的可降解导线的制备方法，其中，采用表面清洗、表面等离子体处理及超声处理处理方法对所述可吸收医用缝合线进行预处理。
9.根据权利要求6所述的可降解导线的制备方法，其中，采用化学腐蚀、表面等离子体处理或加热处理方法对所述可降解高分子线进行处理以提高表面粗糙程度。
10.一种临时性心脏起搏器，其包括权利要求1至5中任意一项所述的可降解导线。
11.一种临时性神经刺激装置，其包括权利要求1至5中任意一项所述的可降解导线。
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