CN1317297A - 一种可吸收性的人工硬脑膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可吸收性的人工硬脑膜及其制备方法，系将含甘油、明胶和诺氟沙星的3%壳聚糖混合液，采用水平流涎或水平喷涂方法将其涂敷在聚乳酸网或无纺布上，经烘干、稀碱中和、蒸馏水冲洗、浸泡、干燥、分切、封装、消毒等步骤即得到不同厚度、不同规格的双层结构的人工硬脑膜。本发明的硬脑膜材料生物相容性好，无毒，无抗原反应，抑菌，缝合时无脱边，为细胞生长可提供三维支架结构，在人内可缓慢吸收，它可用于硬脑膜缺损的修复和胸膜、心色缺损、腹膜、腹肌筋膜缺损的修复、防粘连等多种用途。

Description

一种可吸收性的人工硬脑膜及其制备方法

本发明属于层状结构产品的制备方法，更具体地说，是一种人体硬脑膜缺损修复用的复合层结构材料的制备方法。

人的硬脑膜是一层保护脑和防止脑脊液与外界交通的重要屏障，常由于开放性颅脑损伤(工业、交通、战争等)、肿瘤的侵蚀、颅内感染等并发症。另外当硬脑膜缺损后，必将引起脑组织周围的粘连，经常会引起如癫痫、头痛、脑功能障碍等疾病。

目前国内外医疗单位使用的硬脑膜缺损修复材料大体可分为：可吸收的移植物(包括自体和异体的)如颞肌筋膜、颅骨骨膜、阔筋膜、纤维蛋白膜，尿囊膜，羊肠膜，死人硬脑膜、牛肌腱的炮制膜、猪腹膜及牛心包等；不能吸收的移植物材料(包括金属和高分子化合物)如金箔、银箔、不锈钢片、钽箔、火棉箔、橡皮膜、聚乙烯醇膜、尼龙、维尼龙、特氟龙膜及涤纶硅橡胶膜等。但前者会引起不同程度的炎症反应，可造成纤维变性和脑粘连。后者会产生不同程度的结缔组织增生包裹，金属类还不利于CT、核磁及放射检查和治疗。胎膜太薄，操作时不易铺平，容易撕裂，不能缝合。涤纶布类外面可形成较厚的瘢痕，其下方易与脑粘连等缺点，(见Abbot WM,Dupree Jr.EL.Sury Gyn andObs 1970；130:112-118.Flesher.L J.Neurosury 1967,27:559-564，王宝华，天津医药杂志，1973,5:7-9)。

近年有人用牛心包、猪腹膜做硬脑膜的替代材料，但均属异种组织，残留的抗原会导致不同程度的炎症反应，造成纤维变性和脑粘连。还有人制成硅橡胶涤纶膜，硅胶尼龙膜，单面硅真丝膜，这些生物材料虽生物相容性好，但长期存在于体内，可形成纤维包裹，有“膜片致癌”的可能。也有人将短碳纤维与壳聚糖制成人工硬脑膜，该生物膜相容性好，可部分吸收，但由于碳纤维本身机械性能所限，不能加工成很薄的网状支架，仍不能构成理想的人工硬脑膜(中华神经外科杂志，1985.11:102.中华神经外科杂志1989,5,2:135.中华外科杂志1998,36,6:379，中华神经外科杂志1997,13,4:236)。

本发明的目的是克服已有技术的不足，提出一种可吸收的人工硬脑膜及其制备方法。

本发明的主要技术方案：在聚乳酸编织网的表面用水平流涎法或水平喷涂法涂覆一层含有少量甘油、明胶及抗菌素的壳聚糖混合溶液，固化后经冲洗、中和、浸泡、干燥和分切成不同规格的可吸收的人工硬脑膜。

本发明的人工硬脑膜的具体制备方法，包括以下步骤：

1．将清洁消毒后的铺膜槽放置在超级净化室的净化台上，槽底放好玻璃板，将聚乳酸编制网平铺在玻璃板上；2．将制备好的壳聚糖混合液水平流涎或水平喷涂在聚乳织酸编网表面，其厚度为0.2-0.3厘米(干燥后可得厚度为0.01-0.03毫米固体膜)；3．在40℃干燥箱内干燥24小时；4．干燥后将其取出并放入5％氢氧化钠溶液中浸泡1小时；5．用蒸馏水反复冲洗、浸泡直至膜为中性，然后在40℃下压平，再于40℃干燥箱内干燥后即成人工硬脑膜其厚度为0.03-0.30毫米，厚度可由3％壳聚糖混合液的量或聚乳酸网的厚度来调节；6．将复合的人工硬脑膜切成3×3厘米、5×5厘米、10×10厘米、10×15厘米、15×15厘米不同规格；7．用三层聚乙烯薄膜封装，γ射线辐射或环氧乙烷消毒。

本发明所述的聚乳酸编织网包括聚乳酸编织布、聚乳酸无纺布或美国产的Vicryl网，Vicryl网市售产品，规格是15×15厘米，250目，厚度为0.02毫米。聚乳酸(polyactic acid.PLA)是一种可生物降解且有良好生物相容性的高分子材料。PLA有二种异构体：聚-DL乳酸(PDLLA)和聚L-乳酸(PLLA)，PDLLA强度差，本发明使用的是PLLA，它是从马铃薯和密糖等原料发酵而得，由于它在体等内先降解为乳酸，再进入生物代谢过程，故无毒副作用，临床上广泛应用于药物载体、手术缝线及外科手术防粘连膜等。在组织工程学中，它和聚羟基乙酸(PGA)常用作细胞外基质，为细胞生长和分裂提供三维空间支架，在组织复制、器官复制及组织再生引导研究中有不可替代的作用。

为了要调节聚乳酸的降解速度，目前合成了以聚乳酸为主的各类共聚物，特别是乳酸与乙醇酸(聚羟基乙酸)的共聚物。通过调节两者之间的共聚合比例，可以有效地控制聚合物的降解速度。Vicryl (polygactin 910)是聚乳酸和聚羟基乙酸的共聚物(摩尔比为90/10)。

本发明所述的3％壳聚糖混合液中混有的甘油、明胶和诺氟砂松混合物的重量比为100∶5∶2-3，壳聚糖与甘油、明胶和诺氟砂松的混合物之比为10∶1。具体制备方法：取医用壳聚糖粉(300目)加1％冰醋酸制成3％的壳聚糖溶液，充分搅拌均匀后静置24小时，取其过滤液，然后按要求的比例再加入甘油，30％明胶及诺氟沙星，混匀后制得壳聚糖混合液。

所述的壳聚糖(chitosan)又名几丁糖，是甲壳素脱乙酰基的产物，其化学名为(1、4)聚精会神-氨基地-脱氧-β-D-葡聚糖。甲壳素(chitin)是一种天然多糖，广泛存在于节肢动物如虾、蟹的壳和真菌的细胞壁中，但由于它分子内和分子间的强烈氢键，不溶于水、稀酸、稀碱和一般的有机溶剂中，而壳聚糖由于脱乙酰化反应破坏了甲壳素分子的致密性，它可溶于酸性水溶液，在诸多方面得到了应用，大量的研究证实几丁糖是一种无毒、无刺激性、无免疫抗原性、组织相容性良好、在体内可降解吸收的天然高分子化合物，具有抑菌、促进上皮细胞生长、抑制成纤维细胞生长的生物特性，有外科防粘连等作用。

本发明所述的诺氟沙星(3％)为抗菌素。

本发明的铺膜槽是用不锈钢板制成的长×宽×高=20×20×0.5厘米的金属槽，槽底放长×宽×高=18×18×0.5厘米的玻璃板，其它设备如恒温干燥箱以及冲洗、浸泡用的水箱都是已知的设备。

本发明的方法可制得硬脑膜，可用以人工脑膜的修补，还可用于腹膜、胸膜以及复壁缺损的修补。用于人工硬脑膜的修补，可制成0.03-0.30毫米厚的膜；用于腹膜或胸膜的修补，可制成0.05-0.2毫米的膜；用于腹壁缺损的修补，可制成0.20-0.30毫米的膜。

本发明的人工硬脑膜与现有技术相比有如下优点：

本发明是将壳聚糖和聚乳酸两者有机地复合制成的一种新的人工硬脑膜，壳聚糖是天然的高分子材料，聚乳酸是人工合成的高分子材料，二者均具有良好的生物相容性和可吸收性。

本发明利用壳聚糖和聚乳酸的降解原理不同，前者为非水溶性多糖，靠酶的作用才能水解，而聚乳酸是一种聚酯，其降解主要是通过酯键的水解进行，分子链越长，被水解的部位越多，水解的速度就越快；壳聚糖在酸性介质中溶解度增加，形成了微碱环境，可与酸性降解产物发生反应，降低了材料内部酸性降解产物的自催化效应及其产生速度，也对材料周围PH值下降有一定缓冲作用。本发明的植入实验结果表明，本发明的人工硬脑膜降解速度明显减慢，16周后人工硬脑膜的轮廓仍清晰可见，电镜下见膜的表面粗糙，呈虫蚀状，而且在植入早期的炎症反应较轻，和单独使用壳聚糖相比有明显差异，它在体内的降解速度开始阶段较快，以后明显减慢。

本发明的力学强度优于同类产品。本发明的人工硬脑膜为双层结构，底面是薄的壳聚糖膜，外面为聚乳酸网状结构。由于在壳聚糖中加入了一定量的甘油、明胶，使其在湿态具有良好的弹性、柔韧性。本发明的硬脑膜厚度为0.03-0.30毫米，渗水率为0，缝边拉力为720克。网状结构采用径编法编制而成，在纵横方向有弹性，这样既保证了在缝合不撕裂、脱边，也能达到减压的目的。本发明的应用结果表明30例中元一例出现脑脊液漏、脑粘连。

本发明的生物相容性也优于同类产品。这是由于壳聚糖和聚乳酸均具有良好的生物相容性，二者复合后，由于其生物降解方面的互补性，更有利于其生物相容性。

实施例1

将Vicryl网放在水平模具的玻璃板上，展平后再将已制备好的含少量甘油、明胶、诺氟沙星的3％壳聚糖混合溶液(壳聚糖粉320目，脱乙酰度为85％,30克，将其溶解在1％冰醋酸溶液1000毫升中，充分搅拌溶解制成3％壳聚糖溶液，静置24小时，取其过滤液，然后加入甘油5毫升，30％明胶7毫升，诺氟沙星3克，搅拌均匀即可得壳聚糖溶液。倒入Vicryl网的表面，水平流涎展平，其厚度为2-6毫米，放在40℃干燥箱内干燥24小时后从模具中取出，放入5％氢氧化钠溶液中浸泡1小时，然后再用蒸馏水冲洗、浸泡1小时后取出，在40℃下压平后再放入40℃干燥箱内干燥2小时即成人工硬脑膜，其厚度为0.03毫米，干膜强度为120Mpa，湿膜强度为80Mpa，含水率为75％,0号手术缝合线缝边拉力720克，人工硬脑膜的渗水率为0。该膜适合于硬脑膜的要求。

实施例2

为了适合机械化工业性生产，实施例1的水平流涎法可改用水平喷涂法，即先将聚乳酸网的材料编织成80×1000厘米聚乳酸编制布，展平后放在水平台上，按实施例1的方法配置成3％壳聚糖混合溶液，用美国诺言信公司生产的涂布喷头进行水平喷涂，电脑控制其厚度为3毫米，干燥后得0.20毫米厚复合膜，再用实施例1的方法进行中和、冲洗、干燥、分切、封装、γ射线消毒即可得人工复合膜。可用于腹壁缺损的修补。

实施例3

先将乳酸和羟基乙酸的共聚物(摩尔比90∶10)在高温(300℃)、高压(400大气压)下喷涂在无纺布涂布鼓的表面，制成聚乳酸无纺布，再用实施例1制备好的3％壳聚糖混合液倒在无纺布的表面，水平流涎展平，在40℃干燥箱内干燥后即成人工硬脑膜，其厚度为0.30毫米，干膜强度为120Mpa，湿膜强度为80Mpa，吸水率为160％，缝边拉力700克，渗水率为0。

实施例4

本实施例是对实施例1的人工硬脑膜进行生物相溶性实验：

1．细胞毒性实验，实验方法见《生物医学工程学杂志》，1999,16(1):86-90；

2．皮肤致敏学实验，实验方法见《安徽医科大学学报》，1997,32(4):329-330；

3．皮内注射实验，实验方法见《安徽医科大学学报》1997,32(4):329-330；

4．溶血实验，实验方法见《生物医学工程学杂志》，1999,16(2):135-139；

5．微核实验，实验方法见《生物医学工程学杂志》，1999,16(2):135-139；

6．体内降解实验，实验方法见《山东医科大学学报》，1996,34(4):338；

7．体内植放实验，实验方法见《中华神经外科杂志》，1997,13(4):236。

实验结果如下：

1．细胞毒性实验：细胞形态分析每组细胞分别在1天、2天、4天和7天观察细胞形态。按国家标准，实验组和阴性对照组细胞形态正常，贴壁生长良好，呈棱形或不规则三角形；阳性对照组的细胞形态基本不贴壁，决大多数呈浮死细胞。细胞相对增殖度：人工硬脑膜组L⁹²⁹细胞的相对增殖度在第2天为81.22％，其余均在90％以上。按国家标准，该人工硬脑膜对细胞无毒性反应。

2．皮肤致敏实验：实验组及空白对照组溶液家兔的致敏率为0％，而阳性对照组为100％，二者相比有显著性差异，表明该人工硬脑膜不引起皮肤过敏反应。

3．皮内注射实验：将人工硬脑膜低温生理盐水浸提液和高温花生油浸提液分别注射于兔的背部，以生理盐水和花生油作对照，观察两组在15min、1h、24h、48h、72h注射部位有无红斑(ER)、水肿(ED)等。实验结果表明：各组各点局部无红斑、水肿反应，确定人工硬脑膜材料无皮肤刺激反应。

4．溶血实验：取新鲜抗凝兔血，以生理盐水作阴性对照，以蒸溜水作阳性对照。试验结果显示：除阳性对照组外，各组溶血率均在1％以内(国家标准不大于5％)，符合国家规定标准。

5．微核实验：材料浸提液组、生理盐水对照组、环磷酰胺阳性组，不同试剂给药后小鼠骨髓细胞的微核率分别为1.6％、1.4％、20％。统计学处理结果显示：材料浸提液组与生理盐水对照组比较无显著性差异(P＞0.05)，材料浸提液组与阳性对照组比较有显著性差异(P＜0.01)。

6．体内降解实验：人工硬脑膜手术植入后1、2、4、8、12周分别处死大鼠，取出膜、浸泡、烘干、称重。通过测定植入前后膜的重量变化研究其生物降解性见下表：

时间(周)	失重百分率(％)*
		124812	8.115.320.530.138.6

W₀-膜降解前的重量    W₁-膜降解后的重量

电镜扫描观察：人工硬脑膜2周时表面可见粉末状降解产物：6周时表面可见虫蚀样改变；12周时表面可见小的空洞形成。实验结果显示：本发明人工硬脑膜在体内的降解速度和时间成非直线关系，在植入体内开始阶段较快，但随时间延长，降解速度明显减慢。

7．体内植放实验：术后30只家兔术后全部成活，未发现偏瘫、癫痫等表现，进食和活动良好，伤口一期愈合，无一例感染。

肉眼观察：人工硬脑膜与皮下组织(聚乳酸网与头皮组织)有疏松粘连，分离后见人工硬脑膜周围形成纤维组织膜，人工硬脑膜与脑皮层无粘连，脑皮层表面血管纹理清楚，局部物积液，随植入时间不同，人工硬脑膜可见有部分或大部分被吸收。

镜下观察：人工硬脑膜随时间的延长逐渐降解，2个月时膜尚完整，6个月时呈碎片状，膜周围有纤维组织形成，成膜样结构。人工硬脑膜脑面和脑组织无粘连。

电镜扫描观察，取2、12、20周标本在50倍电镜下扫描可见：2周时标本有粉末状物质脱落，12周时标本表面有虫蚀样改变，20周时标本表面有大量空洞形成。

Claims (5)

1．一种可吸收性的人工硬脑膜，其特征在于是以聚乳酸编织网为表面层，含甘油、明胶及诺氟沙星的3％壳聚糖混合液为底层，经固化后得到厚为0.03-0.30毫米的双层结构的人工硬脑膜材料。

2．按照权利要求1所述的硬脑膜，其特征在于聚乳酸编织网，包括Vicryl网、聚乳酸编织布和聚乳酸无纺布，其厚度为0.015-0.03毫米。

3．按照权利要求1所述的硬脑膜，其特征在于所述的3％壳聚糖混合液中的甘油、明胶和诺氟沙星混物重量比为100∶5∶2-3，壳聚糖与甘油、明胶、诺氟沙星混合物重量比为10∶1。

4．权利要求1所述的硬脑膜的制备方法，其特征在制备过程包括以下步骤：

(1)将清洁消毒后的铺膜槽放置在超级净化室内的净化台上，槽底放入玻璃板，将聚乳酸编织网平铺在玻璃板上；

(2)将制备好的含甘油、明胶和诺氟沙星的3％壳聚糖混合液水平流涎或水平喷涂在网的表面，其厚度为0.2-0.3厘米；

(3)将(2)步涂有壳聚糖混合液的聚乳酸编织网放入干燥箱内，在40℃下干燥24小时，干燥后将其取出并放入5％氢氧化钠溶液中浸泡1小时；

(4)用蒸馏水反复冲洗后在蒸馏水中再浸泡，直至复合膜为中性，然后取出在40℃下压平，放入干燥箱内，在40℃干燥2小时即制得0.03-0.30毫米人工硬脑膜即成人工硬脑膜；

(5)将(4)步制成的人工硬脑膜切成3×3厘米、5×5厘米、10×10厘米、10×15厘米、15×15厘米不同规格，并用三层聚乙烯薄膜封装，γ射线辐射或环氧乙烷消毒即为成品。

5．权利要求1所述的硬脑膜还可用于腹膜、胸膜和复壁缺损的修补，用于腹膜或胸膜的修补可制成0.20-0.30毫米厚的人工硬脑膜，用于腹壁缺损的修补可制成0.05-0.2毫米的人工硬脑膜。