CN109985281A - 一种高分子材料复合补片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子材料复合补片，单层补片由单纯的多孔支架层组成；双层补片由手术时紧贴腹膜侧的光滑致密高分子纳米纤维层和覆盖在该致密高分子纳米纤维层之上的多孔支架层组成；多孔支架层的孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。本发明具有良好的组织相容性，同时可提供和腹壁组织匹配良好的顺应性，满足疝补片所需要的力学性能。人体正常的组织细胞可长入其中，而不形成瘢痕组织。

Description

一种高分子材料复合补片
技术领域
本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种高分子材料复合补片。
背景技术
疝气，即人体内某个脏器或组织离开其正常解剖位置，通过先天或后天形成的薄弱点、缺损或孔隙进入另一部位。常见的疝有脐疝，腹股沟直疝、斜疝，切口疝、手术复发疝、白线疝、股疝等。腹壁疝多由于咳嗽、喷嚏、用力过度、腹部肥胖、用力排便、妊娠、小儿过度啼哭、老年腹壁强度退行性改变等原因引起腹内压增高，迫使腹腔内的游离脏器如：小肠、盲肠、大网膜、膀胱、卵巢、输卵管等脏器通过人体正常的或不正常的薄弱点或缺损、孔隙进入另一部位。
疝修补片是疝修补材料的简称。近年来随着材料学的迅猛发展，各种疝修补材料已广泛应用到临床中，使得疝的治疗发生了根本的变化。目前临床上已有的疝修补的材料主要有如下缺点：
(1)不可降解材料补片：聚酯补片、聚丙烯补片、膨化聚四氟乙烯补片，容易发生感染、瘢痕、不适感、局部积液、纤维包膜的形成，若感染需取出；
(2)可降解材料补片：PLGA补片、PCL补片等可降解的合成高分子化合物，以及从天然物质中提取出的高分子化合物，如明胶、壳聚糖、透明质酸等制成的补片，降解时间不确定，存在过早降解的问题；
(3)动物源性补片：猪皮、猪小肠脱细胞的疝气补片，有潜在免疫原性或病毒感染风险；
(4)人源性补片：来源极度受限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种高分子材料复合补片。
本发明的技术方案如下：
一种高分子材料复合补片，单层补片由单独的多孔支架层组成；双层补片由手术时紧贴腹膜侧的光滑致密高分子纳米纤维层和覆盖在该致密高分子纳米纤维层之上的多孔支架层组成；其中致密层紧贴腹膜起到支撑作用，同时也可以阻隔腹腔内外细胞的长入，以减少腹膜的炎症反应；单层或双层补片的多孔支架层中孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。
在本发明的一个优选实施方案中，所述光滑致密高分子纳米纤维层的厚度为1-2000μm，其孔隙的直径为100nm-100μm，纤维直径为10-5000nm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述多孔支架层的厚度为20-2000μm，其孔隙的直径为10μm-500μm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述光滑致密高分子纳米纤维层由静电纺丝或3D打印制备而成。
在本发明的一个优选实施方案中，所述多孔支架层由发泡快速冷冻成型或3D打印制备而成。
进一步优选的，所述光滑致密高分子纳米纤维层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白(fibroin)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖(Chitosan)、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原(I、II、III、IV)、透明质酸(HA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。
进一步优选的，所述多孔支架层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白(fibroin)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖(Chitosan)、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原(I、II、III、IV)、透明质酸(HA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。
本发明的另一技术方案如下：
一种高分子材料复合补片，由多孔支架层构成，该多孔支架层的孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。
在本发明的一个优选实施方案中，所述多孔支架层的厚度为20-2000μm，其孔隙的直径为10μm-500μm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述多孔支架层由发泡快速冷冻成型或3D打印制备而成。
进一步优选的，所述多孔支架层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白(fibroin)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖(Chitosan)、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原(I、II、III、IV)、透明质酸(HA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。
本发明的有益效果是：本发明具有良好的组织相容性，同时可提供和腹壁组织匹配良好的顺应性，满足疝补片所需要的力学性能，人体正常的组织细胞可长入其中，而不形成瘢痕组织；其中的双层的高分子材料复合补片的光滑致密的高分子纳米纤维层可减少腹膜的炎症反应。
附图说明
图1为本发明实施例2制得的双层的高分子材料复合补片的外观照片。
图2为本发明实施例2中的光滑致密高分子纳米纤维层的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例2和4中的多孔支架层的多孔支架的扫描电镜照片。
图4为本发明实施例2中的材料的毒性结果图。
图5为本发明实施例2制得的补片的的拉伸力测试结果图。
图6为本发明实施例4制得的单层的高分子材料复合补片的外观照片。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
一种双层的高分子材料复合补片，由手术时紧贴腹膜侧的光滑致密高分子纳米纤维层和覆盖在该致密高分子纳米纤维层之上的多孔支架层组成，该多孔支架层的孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。
优选的：所述光滑致密高分子纳米纤维层的厚度为1-2000μm，其孔隙的直径为100nm-100μm，纤维直径为10-5000nm；所述多孔支架层的厚度为20-2000μm，多孔支架层的孔径为10μm-500μm；所述光滑致密高分子纳米纤维层由静电纺丝或3D打印制备而成；所述多孔支架由发泡快速冷冻成型或3D打印制备而成。
上述静电纺丝采用配制一定浓度的静电纺丝原液，进行干法纺丝。静电纺丝原液由微量泵挤出，流速0.1-2mL/h，喷口接高压正极，接收装置接地，接收器的转速为10-1000r.p.m，静电纺丝电压10-30kV，喷口距离接收装置5-30cm，喷口直径0.1-1mm，环境温度10-30℃，环境湿度20-80％，收集纳米纤维片；
上述发泡快速冷冻成型具体为：配制一定浓度的发泡液，冷冻干燥后获得单独的多孔支架，采用一定方法使之与静电纺丝制备的内膜两者紧密结合；或者将发泡液均匀涂抹在上述致密高分子纳米纤维层上，于一定温度下预冷冻一段时间，持续低温抽真空一段时间，后于一定温度真空干燥一段时间，即成。
所述光滑致密高分子纳米纤维层和所述多孔支架层的多孔支架的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白(fibroin)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸-聚羟基乙酸(PLGA)、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖(Chitosan)、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原(I、II、III、IV)、透明质酸(HA)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。
实施例2
本实施例制备的双层的高分子材料复合补片的外观如图1所示，其制备方法具体如下：
(1)将PCL和明胶溶解于六氟异丙醇中，获得静电纺丝原液，其具体参数如下表1所示：
表1静电纺丝溶液配制参数
(2)将上述静电纺丝原液进行静电纺丝，获得如图2所示的光滑致密高分子纳米纤维层；静电纺丝的具体参数如下表2所示：
表2静电纺丝参数控制
(3)在步骤(2)制得的光滑致密高分子纳米纤维层的上表面均匀涂抹制备好的发泡液，于-80℃进行预冷冻处理，抽真空6-12h，室温真空干燥24h，获得如图3所示的多孔支架层，即得本发明的双层高分子材料复合补片；上述发泡液的组成和制备参数如下表3和表4所示：
表3发泡液配制参数
表4发泡液制备参数
(4)采用CCK8法，对制备的补片材料进行细胞毒性检测，具体操作如下：将细胞悬液(100μL/孔)接种在96孔板中，control组以正常培养基培养细胞，treated组以浸泡制备的双层高分子材料复合补片24h的培养基培养细胞。在潮湿的培养箱中预培养一定时间(例如，在37℃，5％CO2条件下)。向板的每个孔中加入10μL CCK-8溶液。注意不要向孔中引入气泡，因为它们会干扰O.D.值检测。将培养板放在培养箱中孵育1-4小时。使用酶标仪测量450nm处的吸光度。得到结果如图4所示，无统计学差异，说明本发明的双层的高分子材料复合补片无毒性；
(5)将本发明的双层高分子材料复合补片裁剪成长20mm，宽10mm的大小，用微小力拉伸仪测试材料拉伸力，得到位移与拉力的关系如图5所示。
实施例3
一种单层的高分子材料复合补片，由多孔支架层构成，该多孔支架层的孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。
优选的，所述多孔支架层的厚度为20-2000μm，其孔隙的直径为10μm-500μm。多孔支架层由发泡快速冷冻成型或3D打印制备而成。
上述发泡快速冷冻成型具体为：配制一定浓度的发泡液，冷冻干燥后获得单独的多孔支架，采用一定方法使之与静电纺丝制备的内膜两者紧密结合；或者将发泡液均匀涂抹在上述致密高分子纳米纤维层上，于一定温度下预冷冻一段时间，持续低温抽真空一段时间，后于一定温度真空干燥一段时间，即成。
所述多孔支架层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白、聚己内酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原、透明质酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
实施例4
本实施例制备的单层的高分子材料复合补片的外观如图6所示，其制备方法具体如下：
实施例2中制备发泡液的方法相同，制备发泡液，倾倒于补片模具中，于-80℃进行预冷冻处理，使之成型，抽真空6-12h，室温真空干燥24h，获得如图3所示的多孔支架层，即得本发明的单层的高分子材料复合补片。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (11)

1.一种高分子材料复合补片，其特征在于：由手术时紧贴腹膜侧的光滑致密高分子纳米纤维层和覆盖在该致密高分子纳米纤维层之上的多孔支架层组成；该多孔支架层的孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。
2.如权利要求1所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述光滑致密高分子纳米纤维层的厚度为1-2000μm，其孔隙的直径为100nm-100μm，纤维直径为10-5000nm。
3.如权利要求1所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述多孔支架层的厚度为20-2000μm，其孔隙的直径为10μm-500μm。
4.如权利要求1所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述致密高分子纳米纤维层由静电纺丝或3D打印制备而成。
5.如权利要求1所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述多孔支架层由发泡快速冷冻成型或3D打印制备而成。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述光滑致密高分子纳米纤维层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白、聚己内酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、海藻酸/海藻酸盐、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、羧甲基纤维素、明胶、胶原、透明质酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述多孔支架层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白、聚己内酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原、透明质酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
8.一种高分子材料复合补片，其特征在于：由多孔支架层构成，该多孔支架层的孔隙的大小允许细胞长入，且该孔隙之间相通以允许细胞长入后产生的细胞外基质相互连接。
9.如权利要求8所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述多孔支架层的厚度为20-2000μm，其孔隙的直径为10μm-500μm。
10.如权利要求8所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述多孔支架层由发泡快速冷冻成型或3D打印制备而成。
11.如权利要求8至10中任一权利要求所述的一种高分子材料复合补片，其特征在于：所述多孔支架层的材质包括聚氨酯、聚四氟乙烯、膨化聚四氟乙烯、蚕丝蛋白、聚己内酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、甲壳素、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、聚甲基丙烯酸、有机硅橡胶、海藻酸/海藻酸盐、羧甲基纤维素、明胶、胶原、透明质酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
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