CN111803710A - 流延工艺制备的复合组织修复补片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流延工艺制备的复合组织修复补片及其制备方法。所述复合组织修复补片包括:纳米纤维膜、编织网片和黏附材料,其中,所述黏附材料位于所述纳米纤维膜与所述编织网片之间且所述黏附材料嵌入到所述纳米纤维膜和所述编织网片的孔隙中;所述黏附材料包括壳聚糖类化合物和/或其衍生物;所述纳米纤维膜与所述编织网片通过所述粘附材料进行流延工艺实现复合,所述纳米纤维膜与所述编织网片之间的剥离强度为20~75cN/mm。本发明的复合组织修复补片不易分层,有良好的力学性能、安全性、生物相容性和柔软特性。

Description

流延工艺制备的复合组织修复补片及其制备方法
本申请是申请日为2016年12月28日、申请号为201611238612.X、发明名称为“复合组织修复补片及其制备方法和应用”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种流延工艺制备的复合组织修复补片及其制备方法,属于植入医疗材料领域。
背景技术
目前,常用的组织修复补片包括有编织网片和静电纺丝纳米纤维膜。编织网片具有良好的力学性能,可以提供足够的力学支撑。但是,由于编织网片存在硬度大、表面粗糙、容易与组织粘连等问题,因此,难以取得理想的修复效果。
静电纺丝纳米纤维膜具有极大的比表面积、高孔隙率与高表面能等特点,能够作为细胞生长的多孔支架,促进细胞的迁移;还具有三维多孔结构,易于输送营养和氧气以利于细胞的增殖和分化。因此,静电纺丝纳米纤维膜具有良好的组织修复性能。但是静电纺丝纳米纤维膜的力学强度较弱,不能直接应用于力学强度要求较高部位的组织修复(例如疝气修复)。
现有技术中,编织网片和静电纺丝纳米纤维膜的结合方式主要有热压、焊接、粘合或者将纳米纤维丝接收在编织网片上等。其中,热压和焊接均要求有较高的温度,加工工艺难以控制,容易破坏编织网片或静电纺丝纳米纤维膜的结构。粘合对所采用的粘合剂的材料与组织的相容性较差,容易与组织粘连,并且粘合的强度较低。而直接将纳米纤维丝接收在编织网片上的处理方式并不牢固(陈艳春等,PP/PLA盆底复合补片的制备与性能[J],东华大学学报(自然科学版),2014,40(6): 687-691),在临床使用时容易分层,无法实现修复的效果。
专利申请文件CN105435309A公开了一种静电纺丝膜与编织网片的复合补片,所述复合补片采用熔点较低的粘合层,通过热压的方式复合得到。但是其采用的粘合层材料的熔点必须远低于静电纺丝膜层材料的熔点,以防止后续热压过程中破坏静电纺丝膜层的结构,复合的工艺较复杂,且复合补片的孔隙率较小。
发明内容
发明要解决的问题
本发明提供一种流延工艺制备的复合组织修复补片及其制备方法。本发明的复合组织修复补片通过采用合适的黏附材料,将纳米纤维膜和编织网片进行有效复合,使得所述复合组织修复补片不仅具有良好的力学性能,可以提供足够的力学支撑,还具有良好的生物相容性。
进一步地,本发明还提供一种流延工艺制备复合组织修复补片的方法,不仅保留了纳米纤维膜原有结构的特性,还能够改善编织网片的生物相容性。
用于解决问题的方案
本发明提供一种复合组织修复补片,所述复合组织修复补片包括:
纳米纤维膜、编织网片和黏附材料,其中,所述黏附材料位于所述纳米纤维膜与所述编织网片之间;
所述黏附材料包括亲水性物质,所述纳米纤维膜和所述编织网片通过所述黏附材料相结合,且所述黏附材料嵌入到所述纳米纤维膜和所述编织网片的孔隙中;
所述纳米纤维膜与所述编织网片之间的剥离强度为20~75cN/mm;所述复合组织修复补片的断裂强度为8~12.5Mpa;优选地,所述复合组织修复补片的断裂伸长量为20~250%;更优选地,所述复合组织修复补片的孔隙率为50~90%。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述复合组织修复补片还包括防粘连层,所述防粘连层黏附于所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上。
根据本发明的复合组织修复补片,所述亲水性物质的重均分子量为50000~2000000Da。
根据本发明的复合组织修复补片,所述亲水性物质包括:含氮类化合物及其衍生物、纤维素类化合物及其衍生物、醇类化合物及其衍生物、壳聚糖类化合物及其衍生物、糖类化合物及其衍生物中的一种或多种。
根据本发明的复合组织修复补片,所述含氮类化合物包括蛋白质类化合物,优选包括胶原蛋白、明胶中的一种或两种;所述壳聚糖类化合物包括:羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种;所述纤维素类化合物包括:羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。
根据本发明的复合组织修复补片,所述亲水性物质包括改性的亲水性物质,优选包括经过交联剂改性得到的亲水性物质。
根据本发明的复合组织修复补片,所述纳米纤维膜与编织网片之间的距离为0.1~3mm;优选为0.2~2mm。
根据本发明的复合组织修复补片,所述纳米纤维膜采用包括静电纺丝步骤的方法制得。
根据本发明的复合组织修复补片,所述纳米纤维膜由直径为10nm~100μm的纤维丝交织而成,优选地,所述纤维丝由可降解材料制成,更优选地,所述可降解材料包括聚乳酸、聚DL-乳酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸酯、聚乙交酯、聚已交-丙交酯;胶原蛋白、明胶、壳聚糖、透明质酸、纤维素中的一种或多种。
根据本发明的复合组织修复补片,所述纳米纤维膜中加载有药物,所述药物优选包括生长因子;更优选包括表皮生长因子、成纤维细胞生长因子中的一种或两种。
根据本发明的复合组织修复补片,所述编织网片由不可降解材料制成,优选地,所述不可降解材料包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚对苯二四酸乙二醇酯、膨化聚四氟乙烯中的一种或多种。
本发明还提供一种根据本发明的复合组织修复补片的制备方法,包括:
复合步骤:制备黏附材料溶液,将所述纳米纤维膜和所述编织网片用所述黏附材料溶液复合得到所述复合组织修复补片;
优选地,利用所述黏附材料溶液,通过冷冻干燥工艺、涂覆工艺或流延工艺将所述纳米纤维膜与所述编织网片复合。
根据本发明的方法,调整所述黏附材料的分子量和/或所述黏附材料溶液的浓度,使得所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺包括以下步骤:
将所述亲水性物质溶解,得到黏附材料溶液;
将所述黏附材料溶液平铺于所述纳米纤维膜上,并静置;
将所述编织网片平铺于所述黏附材料溶液上,通过冷冻干燥得到所述复合组织修复补片。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺中,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选0.2~2mm;所述静置的时间为1~24h,优选3~6h;所述黏附材料溶液中,黏附材料的质量浓度为0.1~20%,优选为5~15%;优选地,所述冷冻干燥工艺的预冻温度为-80~-10℃,优选为-80~-50℃;干燥温度为-20~30℃,优选为-10~25℃。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺中,所述亲水性物质包括纤维素类化合物和/或其衍生物,优选包括羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素的一种或几种;优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的纤维素类化合物和/或其衍生物,优选包括经改性处理的羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素的一种或几种。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺中,所述改性处理包括:采用交联剂进行交联反应的步骤;优选地,所述交联剂包括醛类化合物,优选包括甲醛、乙醛、戊二醛中的一种或多种,更优选包括戊二醛。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺中,所述改性处理还包括:在盐溶液中进行交联反应;优选地,所述盐包括中性盐,更优选地,所述中性盐为水溶性铝盐、钠盐、钙盐和铁盐中的一种或多种。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺中,所述改性处理是在溶液中进行的,优选地,所述溶液的pH值呈酸性。
根据本发明的方法,所述冷冻干燥工艺中,所述改性处理的温度为50~130℃,优选为60~80℃;所述改性处理的时间为20~240min,优选40~80min;所述改性溶液中,所述亲水性物质的质量浓度的0.1~20%,优选5~15%。
根据本发明的方法,所述涂覆工艺包括以下步骤:
将所述亲水性物质溶解,得到黏附材料溶液;
将所述黏附材料溶液涂覆在所述纳米纤维膜上,并静置;
将所述编织网片平铺于所述黏附材料溶液上挥发干燥,得到所述复合组织修复补片。
根据本发明的方法,所述涂覆工艺中,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选1~2mm;所述静置的时间为1~72h,优选为24~48h;所述黏附材料溶液中,所述黏附材料的质量浓度为1~50%,优选为10~20%。
根据本发明的方法,所述涂覆工艺中,所述亲水性物质包括蛋白质类化合物和/或其衍生物,优选包括胶原蛋白、明胶中的一种或两种;
优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的蛋白质类化合物,优选包括经改性处理的胶原蛋白、明胶中的一种或两种。
根据本发明的方法,所述涂覆工艺中,所述改性处理包括:采用交联剂进行交联反应的步骤;优选地,所述交联剂包括碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺、京尼平、醛类化合物中的一种或多种,优选包括碳化二亚胺、碳化二亚胺/ N-羟基琥珀酰亚胺的一种或两种,更优选包括碳化二亚胺/ N-羟基琥珀酰亚胺。
根据本发明的方法,所述涂覆工艺中,所述改性处理的温度为10~70℃,优选25~50℃;所述改性处理的时间为1~72h,优选12~72h;所述改性溶液中,所述亲水性物质的质量的1~50%,优选为10~20%。
根据本发明的方法,所述流延工艺包括以下步骤:
将所述亲水性物质溶解,得到黏附材料溶液;
将所述编织网片平铺于所述纳米纤维膜上;
将所述黏附材料溶液流延在所述编织网片上并静置,挥发干燥得到所述复合组织修复补片。
根据本发明的方法,所述流延工艺中,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选1~2mm;所述静置的处理时间为1~72h,优选24~48h;所述黏附材料溶液中,所述黏附材料的质量浓度为0.1~20%,优选5~15%。
根据本发明的方法,所述流延工艺中,所述亲水性物质包括壳聚糖类化合物和/或其衍生物,优选包括羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种;
优选地,所述亲水性物质包括改性处理的壳聚糖类化合物,优选包括经改性处理的羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种。
根据本发明的方法,所述流延工艺中,所述改性处理包括:采用交联剂进行交联反应的步骤;优选地,所述交联剂包括丙三醇和水;优选地,所述丙三醇和水的体积比为0.1~5:1,优选为0.5~2:1。
根据本发明的方法,所述流延工艺中,所述改性处理的温度为10~50℃,优选20~30℃;所述改性处理的时间为1~48h,优选12~24h;所述改性溶液中,所述亲水性物质的质量浓度为0.1~20%,优选5~15%。
本发明还提供一种根据本发明的复合组织修复补片在疝气修复补片、盆底修复补片、尿失禁悬吊带、肩袖修复补片、乳房补片、创面修复补片、瘘修复补片中的应用。
发明的效果
本发明的复合组织修复补片不易分层,有良好的力学性能和柔软特性。
进一步地,本发明的复合组织修复补片还能够从纳米尺度上模仿天然胞外基质,可作为细胞生长的多孔支架,促进新生组织和血管的再生。
另外,本发明的制备复合组织修复补片的方法简单,不会影响和改变纳米纤维膜的原有结构,更好地保留了纳米纤维膜原有的多孔隙三维网状结构的特性。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的复合组织修复补片的结构示意图。
图2为本发明实施例2制备得到的复合组织修复补片的结构示意图。
图3为采用本发明实施例2制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术修补后的照片。
图4为采用本发明实施例4制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术修补后的照片。
图5为采用编织网片进行疝气修复手术修补后的照片。
图6为采用实施例2制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术后两周的修复效果图。
图7为采用实施例4制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术后两周的修复效果图。
图8为采用编织网片进行疝气修复手术后两周的修复效果图。
具体实施方式
本发明提供一种复合组织修复补片,包括:纳米纤维膜、编织网片和黏附材料,其中,所述黏附材料位于所述纳米纤维膜与所述编织网片之间。
所述黏附材料包括亲水性物质,优选包括可降解的亲水性物质;所述纳米纤维膜和所述编织网片通过所述黏附材料相结合,且所述黏附材料嵌入所述纳米纤维膜层和所述编织网片层的孔隙中。
所述纳米纤维膜与所述编织网片之间的剥离强度为20~75cN/mm;所述复合组织修复补片的断裂强度为8~12.5Mpa;优选地,所述复合组织修复补片的断裂伸长量为20~250%;更优选地,所述复合组织修复补片的孔隙率为50~90%。
其中,所述亲水性物质可以是亲水性天然物质和/或其衍生物、经改性处理的亲水性天然物质和/或其衍生物以及一些亲水性的非天然物质等。通过黏附材料将纳米纤维膜和编织网片的有效复合,不仅不会影响纳米纤维膜和编织网片的原有结构,保留了纳米纤维膜和编织网片原有结构的特性,还能够促进组织、血管的修复与再生。
所述黏附材料嵌入所述纳米纤维膜和所述编织网片的孔隙中,使纳米纤维膜和编织网片紧密的粘合为一体,从而使得制备得到的复合组织修复补片具备较高的剥离强度和断裂强度,能够实现在对力学强度要求较高的部位进行组织修复。
选用亲水性物质,特别是亲水性天然物质和/或其衍生物和经改性处理的亲水性天然物质和/或其衍生物作为黏附材料,可以快速降解,还能够使得纳米纤维膜和编织网片紧密的粘合为一体。
根据本发明的复合组织修复补片,还包括防粘连层,所述防粘连层黏附于所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上。所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上其意指编织网片的远离所述纳米纤维膜的一面。从而使得所述复合修复补片不仅能够促进组织生长与修复,还可以起到防粘连的作用,有利于防止复合组织修复补片与脏器粘连以及补片皱缩等情况,可以有效减少病人的持续疼痛或手术部位部分失去功能等并发症,是一种多功能的复合组织修复补片。
所述纳米纤维膜具有三维多孔结构、极大的比表面积、高孔隙率与高表面能等特点,可作为细胞生长的多孔支架,促进细胞的迁移和增殖,并且具有三维多孔结构的纳米纤维膜,更易于输送营养和氧气,从而更利于细胞的增殖和分化。
同时,利用黏附材料在编织网片表面成膜后能够进一步改善编织网片的生物相容性。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述亲水性物质的重均分子量为50000~2000000Da。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述亲水性物质包括:含氮类化合物及其衍生物、纤维素类化合物及其衍生物、醇类化合物及其衍生物、壳聚糖类化合物及其衍生物、糖类化合物及其衍生物中的一种或多种;优选地,经过改性处理后的一种或多种上述的亲水性物质。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述含氮类化合物包括蛋白质类化合物,如:胶原蛋白、明胶中的一种或两种;所述壳聚糖类化合物包括:羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种;所述纤维素类化合物包括:羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述纳米纤维膜与编织网片之间的距离为0.1~3mm;优选为0.2~2mm,也就是说,夹在纳米纤维膜与编织网片之间的黏附材料的厚度(不包含嵌入纳米纤维膜与编织网片内部的黏附材料)为0.1~3mm;优选为0.2~2mm。可以通过采用测量仪(例如:刻度尺)随机取多个点(例如3个点)测定纳米纤维膜与编织网片之间的距离得到。
一般而言,黏附材料的厚度与黏附材料的分子量、黏附材料溶液的厚度、黏附材料溶液中黏附材料的浓度等因素相关。举例而言,当黏附材料溶液的厚度较薄且黏附材料溶液中黏附材料的浓度较低时,黏附材料的厚度也变薄;当黏附材料溶液的厚度较厚且黏附材料溶液中黏附材料的浓度较高时,黏附材料的厚度也相应变厚。当黏附材料溶液的厚度且黏附材料溶液中黏附材料的浓度变化时,其它影响黏附材料的厚度的参数不变。
如果纳米纤维膜与编织网片之间的距离小于0.1mm,则黏附材料过薄,导致剥离强度稍差,影响材料的复合效果;如果纳米纤维膜与编织网片之间的距离大于3mm,则黏附材料过厚,从而会影响复合补片与组织的生物相容性。
一般而言,本发明中所述的黏附材料溶液的厚度均指夹在纳米纤维膜与编织网片之间的黏附材料溶液的厚度。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述复合组织修复补片的整体厚度为0.3~5mm;优选为0.5~3mm。
根据本发明所述的复合组织修复补片,其中,所述纳米纤维膜采用包括静电纺丝的方法制得,当然,所述纳米纤维膜也可以购买获得。
本发明提供一种静电纺丝的方法,具体包括以下步骤:
将制备纳米纤维膜的可降解材料溶于溶剂中,得到聚合物溶液;
将聚合物溶液置于静电纺丝注射器中,进行静电纺丝,得到纤维丝,并将纤维丝接收为膜状结构,得到纳米纤维膜。
优选地,所述溶剂包括三氟乙醇、六氟异丙醇、三氟乙酸、环己酮、丙酮、丁酮、四氢呋喃、氯仿、冰乙酸、甲酸、丙酸、水中的一种或多种。
优选地,在所述静电纺丝过程中,调节微量注射泵的速率为0.1~15mL/h,调节高压发生器的电压为10~35kV,调节接收装置的接收距离为5~30cm。
优选地,所述可降解材料包括聚乳酸(PLA)、聚L-乳酸(PLLA)、聚DL-乳酸(PDLLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚乙交酯(PGA)、聚已交-丙交酯(PLGA)、胶原(Collagen)及其衍生物、明胶(Gelatin)及其衍生物、壳聚糖(Chitosan)及其衍生物、透明质酸(HA)及其衍生物、纤维素及其衍生物中的一种或多种。
根据本发明的组织修复补片,其中,所述纳米纤维膜由直径为10nm~100μm的纤维丝交织而成。
根据本发明的防粘连组织修复补片,其中,所述纳米纤维膜中加载有药物,所述药物优选包括生长因子;更优选包括表皮生长因子、成纤维细胞生长因子中的一种或两种。复合组织修复补片同时可以作为一种药物的载体,能够减少药物降解及损失,降低副作用,提高生物利用度,加载生长因子,生长因子是指一类通过与细胞膜特异受体结合,发挥调节细胞生长作用的肽类分子,通过加载生长因子,能够使得修复补片通过缝合的方式,植入伤口组织时,能够加快细胞生长,促进伤口愈合。
根据本发明的复合组织修复补片,其中,所述编织网片由不可降解材料制成,优选地,所述不可降解材料包括聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚对苯二四酸乙二醇酯、膨化聚四氟乙烯中的一种或多种。
本发明还提供一种根据本发明的复合组织修复补片的制备方法,包括:
复合步骤:制备黏附材料溶液,将所述纳米纤维膜和所述编织网片用所述黏附材料溶液复合得到所述复合组织修复补片;优选地,通过冷冻干燥工艺或涂覆工艺或流延工艺将所述纳米纤维膜与所述编织网片用所述黏附材料溶液进行复合。
根据本发明的方法,其中,调整所述黏附材料的分子量和/或所述黏附材料溶液的浓度,使得所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。优选地,可以通过控制所述黏附材料的分子量和/或所述黏附材料溶液的浓度,使得编织网片浸没在黏附材料溶液中,即在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层,从而干燥后在编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的表面上形成一层防粘连膜。
在一种具体的实施方式中,所述冷冻干燥工艺包括以下步骤:
将所述亲水性物质溶解,得到黏附材料溶液;
将所述黏附材料溶液平铺于所述纳米纤维膜,并静置;
将所述编织网片平铺于所述黏附材料溶液上,冷冻干燥后得到复合组织修复补片。
优选地,所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层,冷冻干燥后得到复合组织修复补片。该复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连层。
优选的,所述亲水性物质包括纤维素类化合物和/或基衍生物,优选包括羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素的一种或几种;更优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的纤维素类化合物/或其衍生物;进一步优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素的一种或几种。
根据本发明的方法,其中,所述静置的时间为1~24h,优选3~6h。当黏附材料溶液平铺于所述纳米纤维膜上的时间在1~24h的范围内时,可以更好的使黏附材料溶液均匀的分布在纳米纤维膜表面,使黏附材料溶液嵌入到纳米纤维膜的孔隙中,分子与分子之间的接触面积增大,从而增加黏附材料溶液与纳米纤维膜之间的结合力。优选地,所述黏附材料溶液中,所述黏附材料的质量浓度为0.1~20%;优选为5~15%,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选0.2~2mm。
在本实施方式中,所述改性处理包括:采用交联剂进行交联反应的步骤;优选地,所述交联剂包括醛类化合物,优选包括甲醛、乙醛、戊二醛中的一种或多种,更优选包括戊二醛。本发明中选用戊二醛作为交联剂时,对生物体的毒性相对较小,与蛋白质反应时具有活性高、反应快、结合量高、交联性能好、产品稳定等优点。
在本实施方式中,所述改性处理还包括:在盐溶液中进行交联反应;优选地,所述盐包括中性盐,所述中性盐优选包括水溶性铝盐、钠盐、钙盐和铁盐中的一种或多种。
所述改性处理是在溶液中进行地,所述溶液的pH值呈酸性。
在本实施方式中,所述改性处理的温度为50~130℃,优选为60~80℃。所述改性处理的时间为20~240min,优选40~80min;所述改性溶液中,所述亲水性物质的质量浓度的0.1~20%,优选5~15%。优选地,所述交联剂的体积为所述亲水性物质质量的0.1~10体积/质量%,优选0.5~5体积/质量%。一般而言,所述交联剂的体积的单位为mL,所述亲水性物质的质量的单位为g。
另外,所述冷冻干燥的预冻温度为-80~-10℃,优选-80~-50℃;干燥温度为-20~30℃,优选-10~25℃。当预冻温度在-80~-10℃之间时,有利于形成较高的孔隙率和更加均一的结构,能够增大材料的比表面积,从而使纳米纤维膜层和编织网片层有效的结合在一起。
在另一种具体的实施方式中,所述涂覆工艺包括以下步骤:
将所述亲水性物质溶解,得到黏附材料溶液;将所述黏附材料溶液均匀的涂覆在所述纳米纤维膜上,并静置;
将所述编织网片平铺于所述黏附材料溶液上,挥发干燥后,得到所述复合组织修复补片。
优选地,所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层,挥发干燥后,得到所述复合组织修复补片。该复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连层。
在本实施方式中,所述亲水性物质包括蛋白质类化合物和/或其衍生物,优选包括胶原蛋白、明胶中的一种或两种。更优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的蛋白质类化合物和/或其衍生物。进一步优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的胶原蛋白、明胶中的一种或两种。
优选的,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选1~2mm;所述静置的时间为1~72h,优选24~48h;所述黏附材料溶液中,所述黏附材料的质量浓度为1~50%,优选为10~20%。当黏附材料溶液平铺于所述纳米纤维膜上的时间在1~72h的范围内时,可以更好的使黏附材料溶液均匀的分布在纳米纤维膜表面,使黏附材料溶液嵌入到纳米纤维膜的孔隙中,分子与分子之间的接触面积增大,从而增加黏附材料溶液与纳米纤维膜之间的结合力。
所述改性处理所采用的交联剂包括碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺、京尼平、醛类化合物中的一种或多种,优选包括碳化二亚胺、碳化二亚胺/ N-羟基琥珀酰亚胺的一种或两种,更优选包括碳化二亚胺/ N-羟基琥珀酰亚胺。
在本实施方式中,所述改性处理的温度为10~70℃,优选25~50℃;改性处理的时间为1~72h,优选12~72h;所述改性溶液中,所述亲水性物质的质量浓度为1~50%,优选为10~20%。优选地,所述交联剂的质量为所述亲水性物质质量的10~50%,优选为10~20%。
在又一种具体的实施方式中,所述流延工艺包括以下步骤:
将所述亲水性物质溶解得到黏附材料溶液;
将所述编织网片平铺于所述纳米纤维膜上;
将所述黏附材料溶液均匀地流延在所述编织网片上并静置,挥发干燥后得到所述复合组织修复补片。优选地,所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层,挥发干燥后得到所述复合组织修复补片。该复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连层。
具体地,所述亲水性物质包括壳聚糖类化合物和/或其衍生物,优选包括羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种。更优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的壳聚糖类化合物和/或其衍生物。进一步优选地,所述亲水性物质包括经改性处理的羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种。
在本实施方式中,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选1~2mm;所述静置的处理时间为1~72h,优选24~48h;所述黏附材料溶液中,黏附材料的质量浓度为0.1~20%,优选5~15%。当静置时间在1~72h的范围内时,可以更好的使黏附材料溶液均匀的分布在纳米纤维膜表面,使黏附材料溶液嵌入到纳米纤维膜的孔隙中,分子与分子之间的接触面积增大,从而增加黏附材料溶液与纳米纤维膜之间的结合力。
在本实施方式中,所述改性处理所采用的交联剂包括丙三醇和水;优选地,所述丙三醇和水的体积比为0.1~5:1,优选0.5~2:1,所述亲水性物质直接溶解在丙三醇和水组成的交联剂中,形成黏附材料溶液。所述改性溶液中,所述亲水性物质的质量浓度为0.1~20%,优选5~15%。所述改性处理的温度为10~50℃,优选20~30℃;改性处理的时间为1~48h,优选12~24h。
所述壳聚糖类化合物经丙三醇和水改性处理后得到的黏附材料溶液是无色透明、表面光洁、无气泡的。并且最终制备得到的复合组织修复补片能够使创伤位置的生理功能取得协同增效的作用,并且能够改善物化性能。
另外,本发明所述的复合组织修复补片可以是三层结构,或者是多层结构,例如四层结构、五层结构等。当所述复合组织修复补片为五层结构时,优选依次由第一纳米纤维膜、第一黏附材料、编织网片、第二黏附材料、第二纳米纤维膜组成。
本发明还提供一种根据本发明的复合组织修复补片在疝气修复补片、盆底修复补片、尿失禁悬吊带、肩袖修复补片、乳房补片、创面修复补片、瘘修复补片中的应用。
本发明的复合组织修复补片通过微机控制电子万能材料拉力机(型号为HY-3080)测试纳米纤维膜与编织网片之间的剥离强度δT。具体方法为:将微机控制电子万能材料拉力机一端夹住纳米纤维膜,另一端夹住编织网片,设定测试隔距为25mm,拉伸速度为10mm/min,试验尺寸定为50mm×15mm,平行测试3次,取平均值。计算公式为:δT=F/(B×T),其中,F为剥离力,B为待测样品宽度,T为复合组织修复补片的厚度。
根据本发明的复合组织修复补片的断裂强度的测定方法为:通过拉力机测试复合组织修复补片的断裂强度。将待测样品裁剪为40mm×10mm的条状结构,使用厚度仪测试出复合组织修复补片的厚度(T),测定断裂强度(f)和断裂伸长量(E),拉伸速度为10mm/min,隔距为25mm,平行测试3次,取平均值。计算公式为:f=F’/(B×T),其中,F’为断裂强力,T为复合组织修复补片的厚度,B为待测样品宽度。
采用溶剂填充法测定出复合组织修复补片的孔隙率。由于乙醇容易渗透入复合组织修复补片内部而不引起材料收缩和溶胀,因此采用乙醇作为试剂。具体测定方法如下:在100mL的容器中注入无水乙醇溶液,称取烘干至衡重的复合组织修复补片(重量为m1)浸泡于乙醇中,循环抽真空至复合组织修复补片不再有气泡溢出,称取含有乙醇、复合组织修复补片以及烧杯总重量为m2,再将内部含有乙醇的复合组织修复补片取出,称取烧杯和剩余的乙醇的总重量为m3,平行3次。测得孔隙率P为:
P=(m2-m3-m1)/(m2-m3)×100%
其中:(m2-m3-m1)为复合组织修复补片中孔隙所含有的乙醇的质量;
(m2-m3)为含有乙醇的复合组织修复补片总质量。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
<纳米纤维膜的制备>
将聚乳酸(PLLA)溶于六氟异丙醇溶液,其中,聚乳酸的浓度为5%(g/mL),搅拌溶解得到均匀的聚合物溶液。将所述聚合物溶液置于静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为8mL/h,调节高压发生器的电压为15kV,调节接收装置的接收距离为15cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.15mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取20g羟乙基纤维素溶于100mL纯化水中,加入0.8g氯化钙,并用乙酸调节溶液pH为4,搅拌溶解均匀;加入0.8mL戊二醛溶液(质量浓度为25%),并控制反应温度为65℃,改性处理60min;得到黏附材料溶液。
<复合组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将上述黏附材料溶液平铺在纳米纤维膜上,静置6h,待黏附材料溶液均匀地嵌入纳米纤维膜的孔隙中,并控制黏附材料溶液的厚度为1mm。
将编织网片平铺在黏附材料溶液上,然后放入冻干机中于-80℃的温度下预冻3h;在25℃下干燥36h,取出并延压成型,得到如图1所示的复合组织修复补片,其中,1为纳米纤维膜,2为编织网片,3为黏附材料。
实施例2
<纳米纤维膜的制备>
将聚DL-乳酸(PDLLA)溶于六氟异丙醇溶液,其中,聚DL-乳酸的浓
度为10%(g/mL),搅拌溶解得到均匀的聚合物溶液。将所述聚合物溶液置于静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为7mL/h,调节高压发生器的电压为20kV,调节接收装置的接收距离为15cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.2mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取10g羧甲基纤维素钠溶于100mL纯化水中,加入0.5g氯化钙,并用稀盐酸调节溶液pH为3,搅拌溶解均匀。加入0.5mL戊二醛溶液(质量浓度为25%),并控制反应温度为70℃,改性处理40min。得到黏附材料溶液。
<复合组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将上述黏附材料溶液平铺在纳米纤维膜上,静置4h,待黏附材料溶液均匀地嵌入纳米纤维膜的孔隙中,并控制黏附材料溶液的厚度为1mm。
将编织网片平铺在黏附材料溶液上,且所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。然后放入冻干机中于-80℃的温度下预冻3h;在20℃下干燥24h,取出并延压成型,得到如图2所示的复合组织修复补片。所述复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上具有防粘连层。其中,1为纳米纤维膜,2为编织网片,3为黏附材料,4为防粘连层。
实施例3
<纳米纤维膜的制备>
将明胶(Gelatin)溶于三氟乙醇溶液,其中,明胶的浓度为7%(g/mL),搅拌溶解得到均匀的聚合物溶液。将所述聚合物溶液置于静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为5mL/h,调节高压发生器的电压为30kV,调节接收装置的接收距离为20cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.5mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取15g羟乙基纤维素钠溶于100mL纯化水中,加入1g氯化钙,并用醋酸调节溶液pH为4,搅拌溶解均匀。加入1mL的戊二醛溶液(25%浓度),并控制反应温度为50℃,改性处理60min。得到黏附材料溶液。
<复合组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将上述黏附材料溶液平铺在纳米纤维膜
上,静置2h,待黏附材料溶液均匀地嵌入纳米纤维膜的孔隙中,并控制黏附
材料溶液的厚度为0.5mm。
将编织网片平铺在黏附材料溶液上,且所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。然后放入冻干机中于-50℃的温度下预冻4h;在25℃下干燥24h,取出并延压成型,得到复合组织修复补片。所述复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上具有防粘连层。
实施例4
<纳米纤维膜的制备>
将聚乳酸(PLA)溶于六氟异丙醇溶液,其中,聚乳酸的浓度为7%(g/mL),搅拌溶解得到均匀的聚合物溶液。将聚合物溶液置于静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为15mL/h,调节高压发生器的电压为12kV,调节接收装置的接收距离为20cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.3mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取10g明胶溶于100mL纯化水中,加热到40℃,搅拌得到均匀的明胶溶液。然后加入1g碳化二亚胺/ N-羟基琥珀酰亚胺,其中,碳化二亚胺与N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:1,25℃下改性处理48h,得到黏附材料溶液。
<复合组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将黏附材料溶液均匀涂覆在纳米纤维膜上,静置时间24h,待黏附材料溶液均匀地嵌入纳米纤维膜的孔隙中,并控制黏附材料溶液的厚度为1mm。
将编织网片平铺在黏附材料溶液上,且所述黏附材料从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。在自然条件下静置,待黏附材料溶液中的溶剂挥发干燥,得到复合组织修复补片。复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上具有防粘连层。
实施例5
<纳米纤维膜的制备>
将聚乙交-丙交酯(PLGA)溶于六氟异丙醇溶液,其中,聚乙交-丙交酯的浓度为5%(g/mL),搅拌溶解得到均匀的聚合物溶液。将聚合物溶液置于静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为10mL/h,调节高压发生器的电压为25kV,调节接收装置的接收距离为15cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.5mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取20g胶原蛋白粉溶于100mL纯化水中,常温下溶解,搅拌得到均匀的胶原溶液。然后加入3g碳化二亚胺,40℃下改性处理72h,得到黏附材料溶液。
<复合组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将黏附材料溶液均匀涂覆在纳米纤维膜上,静置时间36h,待黏附材料溶液均匀地嵌入纳米纤维膜的孔隙中,并控制黏附材料溶液的厚度为2mm。
将编织网片平铺在黏附材料溶液上。且所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。在自然条件下静置,待黏附材料溶液中的溶剂挥发干燥,得到复合组织修复补片。所述复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上具有防粘连层。
实施例6
<纳米纤维膜的制备>
将聚己内酯(PCL)溶于四氢呋喃溶液,其中,聚己内酯的浓度为15%(g/mL),搅拌溶解得到均匀的聚合物溶液;将聚合物溶液装入静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为6mL/h,调节高压发生器的电压为20kV,调节接收装置的接收距离为10cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.7mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取5g羧甲基壳聚糖溶于100mL的混合溶液中,其中,所述混合溶液由50mL的纯化水和50mL的丙三醇组成,搅拌溶解得到均匀的壳聚糖溶液。然后在25℃的温度下,改性处理12h,得到黏附材料溶液。
<组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将编织网片平铺在纳米纤维膜上。
将黏附材料溶液流延在编织网片上,静置时间24h,并控制黏附材料溶液的厚度在1.5mm。
黏附材料溶液通过编织网片的网孔渗透到纳米纤维膜上。且所述黏附材料从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。然后在自然条件下,待黏附材料溶液中的溶剂挥发干燥,得到复合组织修复补片。所述复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上具有防粘连层。
实施例7
<纳米纤维膜的制备>
将透明质酸(HA)溶于水,其中,透明质酸的浓度为3%(g/mL),搅拌得到均匀的聚合物溶液;将聚合物溶液装入静电纺丝注射器中,调节微量注射泵的速率为3mL/h,调节高压发生器的电压为35kV,调节接收装置的接收距离为10cm,进行静电纺丝,当膜层厚度达到0.2mm后关闭静电纺丝,得到纳米纤维膜。
<黏附材料溶液的制备>
称取3g羟丙基壳聚糖溶于100mL的混合溶液中,其中,所述混合溶液由50mL的纯化水和50mL的丙三醇组成,搅拌溶解得到均匀的壳聚糖溶液。然后在30℃的温度下,改性处理24h,得到黏附材料溶液。
<复合组织修复补片的制备>
将纳米纤维膜放入容器中,然后将编织网片平铺在纳米纤维膜上。
将黏附材料溶液流延在编织网片上,静置时间36h,并控制黏附材料溶液的厚度在2.5mm。
黏附材料溶液通过编织网片的网孔渗透到纳米纤维膜上。且所述黏附材料从所述编织网片的孔隙中溢出在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。然后在自然条件下,待黏附材料溶液中的溶剂挥发干燥,得到复合组织修复补片。所述复合组织修复补片在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上具有防粘连层。
对实施例1-7制备得到的复合组织修复补片进行性能测试,如表1所示:
表1
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疝气修复实验
将实施例2、4制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复实验。
取新西兰实验兔,5个月,体重2.5kg。将新西兰实验兔随机分成3组,每组5只新西兰实验兔。对新西兰实验兔进行麻醉、备皮、仰卧固定于木板上;消毒铺单后,于腹部正中,用20#手术刀顺着新西兰实验兔腹白线切开皮肤,长约10cm,暴露出肌肉,将大小为2cm×3cm的腹壁全层(包括腹膜、肌肉、筋膜组织)切除。分别采用实施例2的复合组织修复补片和实施例4的复合组织修复补片和市售编织网片,并用0#丝线将补片与周围的肌肉间断缝合,4#丝线间断缝合皮肤。
如图3-5所示,纳米纤维膜朝向腹腔内侧,编织网片层朝向外侧,其中,图3为采用本发明实施例2制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术修补后的照片;图4为采用本发明实施例4制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术修补后的照片;图5为采用编织网片进行疝气修复手术修补后的照片。
术后对新西兰实验兔进行常规的观察和喂养。术后2周时,将新西兰实验兔的修复部位解剖,观察新西兰实验兔伤口的组织修复情况。
图6为采用实施例2制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术后两周的修复效果图;图7为采用实施例4制备得到的复合组织修复补片进行疝气修复手术后两周的修复效果图;图8为采用编织网片进行疝气修复手术后两周的修复效果图。
解剖结果显示,实施例2、4的复合组织修复补片上新生了大量的血管和组织,植入部位周围与血管和组织结合紧密;即:复合组织修复补片内部及周围可见大量的血管和毛细血管,表现出良好的组织修复效果。因此,植入实施例2、4的复合组织修复补片后,新生组织生长快速,并能够长入复合组织修复补片中,与复合组织修复补片融为一体,且无皱缩现象。而对照组的编织网片,新生组织及血管少,且新生组织没有长入编织网片中,并且有严重皱缩的情况。
另外,从图6-7可以看出,实施例2、4的复合组织修复补片与组织器官接触面没有发生任何粘连现象。而从图8可以看出,对照组编织网片与组织器官出现了多处粘连。
因此,本发明的复合组织修复补片不仅具有促进组织修复再生的功能,且有效的起到了防止材料皱缩、防止脏器粘连等作用,是一种理想的复合组织修复补片。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流延工艺制备的复合组织修复补片,其特征在于,所述复合组织修复补片包括:
纳米纤维膜、编织网片和黏附材料,其中,所述黏附材料位于所述纳米纤维膜与所述编织网片之间且所述黏附材料嵌入到所述纳米纤维膜和所述编织网片的孔隙中;
所述黏附材料包括壳聚糖类化学物和/或其衍生物;
所述纳米纤维膜和所述编织网片通过所述黏附材料进行流延工艺实现复合,所述纳米纤维膜与所述编织网片之间的剥离强度为20~75cN/mm。
2.根据权利要求1所述的复合组织修复补片,其特征在于,所述复合组织修复补片还包括防粘连层,所述防粘连层黏附于所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上。
3.根据权利要求1或2所述的复合组织修复补片,其特征在于,所述复合组织修复补片的断裂强度为8~12.5Mpa;优选地,所述复合组织修复补片的断裂伸长量为20~250%;更优选地,所述复合组织修复补片的孔隙率为50~90%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合组织修复补片,其特征在于,所述壳聚糖类化合物和/或其衍生物包括羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种;优选地,所述亲水性物质包括改性处理的壳聚糖类化合物,优选为经改性处理的羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖中的一种或两种。
5.根据权利要求1~4任一所述的复合组织修复补片的制备方法,其特征在于,所述流延工艺包括以下步骤:
将所述壳聚糖类化学物和/或其衍生物溶解,得到黏附材料溶液;
将所述编织网片平铺于所述纳米纤维膜上;
将所述黏附材料溶液流延在所述编织网片上并静置,挥发干燥得到所述复合组织修复补片。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,调整所述黏附材料的分子量和/或所述黏附材料溶液的浓度,使得所述黏附材料溶液从所述编织网片的孔隙中溢出并在所述编织网片的与纳米纤维膜所在侧相反的面上形成防粘连溶液层。
7.根据权利要求5或6任一所述的方法,其特征在于,所述黏附材料溶液的厚度为0.1~3mm,优选1~2mm;所述静置的处理时间为1~72h,优选24~48h;所述黏附材料溶液中,所述黏附材料的质量浓度为0.1~20%,优选5~15%。
8.根据权利要求5~7任一所述的方法,其特征在于,所述壳聚糖类化合物和/或其衍生物包括改性处理的壳聚糖类化合物和/或其衍生物,所述改性处理包括:采用交联剂进行交联反应的步骤;优选地,所述交联剂包括丙三醇和水;优选地,所述丙三醇和水的体积比为0.1~5:1,优选为0.5~2:1。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述改性处理的温度为10~50℃,优选20~30℃;所述改性处理的时间为1~48h,优选12~24h。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述改性溶液中,所述壳聚糖类化合物和/或其衍生物的质量浓度为0.1~20%,优选5~15%。
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