CN209951463U - 一种立体肩袖生物补片 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种立体肩袖生物补片，涉及一种有开口的立体生物补片，能够将肩袖残端置于其内，再进行缝合固定。解决了平面补片在缝合处固定效果欠佳，残端和生物补片之间易出现移动，以及残端内部之间易发生移位或摩擦，进而会影响新组织的生成和伤口愈合的缺点。这种新型立体生物补片，其开口端能对肩袖残端先进行全方位包裹，再进行缝合，固定效果更好；彼此牢牢紧贴，不易移动，同时肩袖残端内部相对更加稳定；采用这种生物立体补片能够给肩袖残端提供一个更好的局部小环境，更有利于两者的互渗与融合，有利于创面新细胞的生长和新组织的形成，受损组织的结构和功能得到更快修复；同时生物补片能够完全降解吸收，安生性有充分地保证。

Description

一种立体肩袖生物补片

技术领域

本实用新型涉及生物材料领域，具体涉及一种用于肩袖损伤手术用的新型生物补片。

背景技术

肩袖又叫旋转袖，是包绕在肱骨头周围的一组肌腱复合体，肱骨头的前方为肩胛下肌腱，上方为冈上肌腱，后方为冈下肌腱和小圆肌腱，附着于肱骨大结节和肱骨解剖颈的边缘，其内面与关节囊紧密相连，外面为三角肌下滑囊，这些肌腱的运动导致肩关节旋内，旋外和上举活动，但更重要的是，这些肌腱将肱骨头稳定于肩胛盂上，对维持肩关节的稳定和肩关节活动起着极其重要的作用。肩袖的4块肌肉与大圆肌和三角肌共同组成了人体连接肱骨和肩胛骨的6块肌肉，是维持肩关节稳定的主要解剖构造。

肩袖损伤是一种骨科的常见病，常见或多见于老年人和特定人群，是由于旋转肩袖肌腱外伤性损伤或在老年退变基础上，出现的一种在解剖学结构意义上的异常，内在实质是肩袖肌腱或韧带局部或全部撕裂，甚至是彻底地断裂。反复的剧烈运动通常会导致脆弱的软组织遭到磨损或撕裂损伤，肩袖肌腱或韧带撕裂和关节囊破裂就是这类损伤的实例；这些肌腱或肌肉的损伤可引起疼痛和肩部功能障碍。对肩袖损伤的治疗，因个体差异和损伤部位，损伤程度以及治疗时机，治疗方法，选用产品，医术水平等不同，治疗效果，以及术后康复效果也有很大差异。

据研究报道分析显示，肩袖损伤外时，采用外科生物补片修复可减少术后疼痛，同时也有利于受损组织部分的结构和功能的恢复，在实际应用中渐渐得到一定的认可和较高的满意度。目前肩袖补片主要分为合成材料补片和生物材料补片两大类。

合成材料补片：合成材料所制肩袖补片主要成分为多聚合物，包括可降解型和非可降解型两类。非可降解型合成材料补片抗拉伸强度良好，可为腱-骨界面提供稳定的力学保障，但因不能被组织降解，易引起术后排异反应，长期体内存留后的结构完整性遭到破坏，可迁移到其他组织，引起慢性炎症和异物反应，需要进行翻修手术。而可降解型合成材料补片，一般是采用聚乳酸等合成，虽然力学性能尚可，但植入体内后引起急性炎症反应，其次是慢性炎症，最终形成肉芽组织，纤维包裹；并且聚乳酸等材料在降解过程中局部形成的高浓度乳酸、羟基乙酸易造成细胞毒性。合成材料力学强度较好，但生物性能差，且不能诱导组织再生和愈合。因此合成补片发展方向是仿生化，即采用不同的编织方法以及添加天然生物材料如胶原蛋白、纤维蛋白等，模拟肩袖与骨连接的腱骨愈合组织特性，以便增强肌腱内在的愈合潜能，进而提高肩袖损伤修复手术的成功率。

生物材料补片：生物材料补片多来源于组织材料，可分为自体组织材料、同种异体组织材料和异种脱细胞材料等。自体组织材料主要源于自体的阔筋膜、肱二头肌长头肌腱等组织，优点在于具有良好的生物属性，不引起机体炎症反应，最大的缺点在于取材时会给自体带来额外创伤，影响关节稳定性等。

同种异体材料主要源于人类皮肤真皮组织的产品，虽然它们具有促进肩袖修补术后腱-骨界面的愈合的能力，但是存在来源缺乏、易传染疾病(如艾滋病)等风险，所以应用受到一定限制。

异种脱细胞材料主要来源于动物的真皮、小肠、心包膜等组织，是通过对细胞、DNA等免疫成分的处理，从而获得的保留有细胞外基质中原有的三维结构及胶原纤维成分的材料。细胞外基质中的三维结构、胶原蛋白、非胶原蛋白及生长因子等成分为宿主细胞黏附、增殖、分化提供适应的环境，有助于肌肉及肌腱等组织的功能性重建，进而促进肩袖修补术后腱－骨界面的愈合。

现有技术：

发明人丁少华的申请号为201710101636.9中国专利，公开一种上关节囊重建修复用补片，包括两层生物组织层和一层纤维层，所述生物组织层和纤维层形状尺寸相同，纤维层夹在两层生物组织层之间，补片形成生物组织层/纤维层的三明治复合结构。这种三明治复合结构能够确保补片具有足够的力学性能和生物相容性。

发明人何红兵的申请号为201710862130.X的中国专利，公开了一种十字交叉韧带再生性植入物及其制备方法与应用，其以可降解高分子聚合材料制备的外科缝线状结构为起始机械支撑结构；以复合静电纺支架材料制成的膜状结构作为组织重塑和再生的核心结构紧密卷裹于所述起始机械支撑结构，从而组成韧带再生元；若干个所述韧带再生元组成韧带再生元集；即为所述韧带再生性植入物。

发明人黄成龙的申请号为201810568980.3的中国专利，公开了一种止点重建型人工肩袖补片及其制造方法。该发明提供的肩袖补片能够修复肩袖缺损同时重建腱-骨止点，同时具有良好的力学强度和良好的生物相容性。

发明人张梅的申请号为201710824557.0的中国专利，公开了一种肩袖补片，特别适用于巨大肩袖撕裂的修复。

发明人陈晓的申请号为201710994449.8的中国专利，公开了一种用于肩袖修复的部分可吸收复合补片，该发明具有较高的初始固定强度，同时能够使肩袖和肱骨头之间紧密结合，减少间隙；而且随着胶原蛋白逐渐降解，人体自身结缔组织逐渐生长进入补片微孔，形成整体结构，加快肩袖的愈合。

现有技术的不足：

目前市场上肩袖生物补片的结构都为平面状，有一层或双层的，也有多层重叠的，包括最近出现的新型肩袖生物补片，如三明治复合结构的生物补片、复合静电纺织而成的生物补片、编织加工成的具有更好力学强度的生物补片等都是平面状的；这类生物补片的创新点或研发方向，都关注于如何提高生物补片本身的安全性、生物相容性，可降解性及增强生物补片的力学强度，而往往忽视了生物补片与损伤面的连接部位和连接方式的优化，以及生物补片具体使用时方式方法的改进。

现有临床技术方案中，对受损的肩袖残端的处理，通常采用生物补片进行简单缝合；生物补片与肩袖受损残端的连接，都是通过单侧缝合，非常容易导致肩袖残端的一侧受力多，而另一侧受力小，受力不均匀；这会导致在有外力作用时，外力产生的拉力也不均匀，直接影响康复的效果，也没有对称性；新生组织生长时易长偏或长歪。两侧不能同步恢复生长；受力时，易发生单侧滑动，移位或错位，导致新生组织不同程度地变形或走样，易造成二次伤害。另外，由于缝合的部位是肌纤维的层状结构，在外力影响下，肌纤维层会发生偏移和滑动，这样会影响随后的肌纤维的复原和归位，进而直接影响伤口的愈合康复。

肩袖受损后，其残端很敏感、很脆弱，给其组织康复和功能恢复带来较大难度。如果在对肩袖残端创面进行处理时，方式方法有偏差或材料选择不恰当，则容易发生肩袖残端移位或因两侧部位受力明显不均，轻则会拖延新生组织的生长，阻碍伤口的康复愈合，重则会造成二次伤害，甚至是愈后或偏或歪的不良情况。

现有技术只是将片状肩袖生物补片与肩袖残端进行简单缝合，缝合处就是关键结合处，由于只是简单缝合，易出现缝合处内部的移位和晃动，特别是肩袖残端的稳定性较差；导致生物补片与肩袖残端之间的固定效果欠佳，不易融合；在主动用力或被动受力的情况下，残端的肌纤维层仍易出现滑动或错位，从而影响新组织的生成、进而延缓伤口的愈合和功能的康复。

为了消除现有技术中的上述缺陷，要对生物补片的结构进行优化和科学合理使用，以便达到生物补片与受损部位，能高效全面的吻合与固定，并有效地促进生物补片的降解与吸收；帮助受损组织部位细胞原位的再生，有利于组织结构的修复和各种生理功能的重建。针对现有技术方案中存在的一些共性缺陷，从现有的平面肩袖生物补片为技术原点出发，发明人进行了一系列的深入思考，并对大量的相关文献资料进行了仔细地阅读，在不同方案之间的进行反复对比研究，以及优化改进，从而完成了本发明的整体构思，即发明了一种立体肩袖生物补片；这种立体生物补片，至少含有一端开口，用于包裹肩袖损伤残端。

实用新型内容

本实用新型是通过以下的技术方案实现的，一种至少一端开口的立体肩袖生物补片，其开口端可以将受损残端置于其内。

进一步地，根据受损肩袖部位的大小和具体情况，制备的立体肩袖生物补片形状，可以为Y型、U型、敞口桶状、中空管状、袋状、夹片状等常见形状中的一种或二种以上的组合。

进一步地，所述立体肩袖生物补片的开口端，可对肩袖残端进行全面包裹，并以缝合方式进行固定。

进一步地，所述立体肩袖生物补片，由平面状生物材料加工而成。

进一步地，所述立体肩袖生物补片中，平面状生物材料之间，通过可降解生物线缝合和或粘合等方式进行固定。

进一步地，所述平面状生物材料可以为单层、双层或多层。

进一步地，所述的生物材料为可降解的生物材料。

进一步地，所述的可降解的生物材料为异种脱细胞基质。

进一步地，所述异种脱细胞基质来源于哺乳动物空腔脏器粘膜下层、真皮、心包、腹膜、胸膜或羊膜。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和有益效果：

本发明的带开口端的立体生物补片，是先将肩袖残端置于其内，然后再进行缝合，通过这种方式，将肩袖残端与立体生物补片进行有效固定，彼此紧紧捆拌在一起；彼此不易松动、移动、滑动和分离，也不易产生摩擦和相互损伤；更有利于生物补片与肩袖残端彼此的互渗及融合；这种稳定的牢固结构，实际上为将来成为一个融合整体奠定了良好的技术基础，更有利于受损组织的结构恢复和功能康复。

本发明的带开口端的立体肩袖生物补片，能将肩袖残端置于其内，能够有效地防止损伤面内部的肌纤维层之间的移动或滑动，阻止损伤面内部之间的摩擦和继发的柔嫩损伤面二次损伤；为损伤创面的毛细血管再生，各类细胞的生长因子分泌，原位组织细胞的修复和再生，提供一个不易受外部运动或机械摩擦影响、相对更稳定且更安全的局部小环境；这种稳定良好的局部小环境，非常有利于受伤组织的快速再生和及早修复。

本发明提供的立体肩袖生物补片，都是可降解的，不会具有潜在细胞毒性，不会导致纤维化、慢性炎症等反应。

本发明提供的立体肩袖生物补片，根据临床需求，可在制备过程中加入促愈合物质或抗生素，也可以在植入体内之前通过浸泡方式装载促愈合物质或抗生素，从而进一步促进创口愈合和降低感染发生率。

本发明提供的立体肩袖生物补片，更有利于生物补片三维结构发挥对受损部位活组织的诱导作用，促进新细胞的生长和各类毛细血管的渗入；有助于在新组织长入的同时，生物补片自身会逐渐地降解。

本发明提供的立体肩袖生物补片以动物的真皮、小肠、心包膜等组织为原料，去除细胞、DNA等各类免疫原成分，大大减少免疫排斥反应和炎症感染的可能性。

本发明提供的立体肩袖生物补片，保留了细胞外基质中原有的三维结构、胶原纤维、非胶原蛋白及生长因子等成分，具有促愈合作用，加快肌腱的功能性重建及肩袖修补术后的愈合。

附图说明

图1为立体肩袖生物补片的制备流程图。

图2为立体生物补片的结构示意图。

图3为肩袖生物补片切片HE染色图。

图4为肩袖生物补片的微观图。

图5为动物试验手术过程照片。

图6为动物试验组织切片图片。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

立体肩袖生物补片的制备流程可参阅图1，具体如下：

(1)预处理：取屠宰场新鲜的猪小肠组织，立即进行用水反复冲洗至完全洁净，置于0.5％醋酸溶液浸泡60min，猪小肠与醋酸溶液的重量比例为1:5，使用物理刮除法除去猪小肠空肠的粘膜层、肌层、浆膜层、淋巴结，分离出粘膜下层，使用纯化水至少冲洗3遍，得到肩袖生物修补材料，即小肠粘膜下层，下述均简称SIS材料。

(2)病毒灭活：使用含有1.0％过氧乙酸和15％乙醇的混合水溶液，SIS材料与混合水溶液的比例为1:10，超声条件下，室温浸泡100min，进行病毒灭活。之后使用纯化水超声至少清洗3遍。

(3)脱脂：使用浓度为95％的乙醇，SIS材料与乙醇的比例为1:10，超声条件下，常温浸泡2h。之后使用注射用水超声至少清洗3遍。

(4)脱细胞、去DNA和去α-Gal抗原

使用含0.02％胰蛋白酶和含0.02％EDTA的混合水溶液，SIS材料与胰蛋白酶/EDTA溶液的比例为1:5，超声条件下，于37℃条件下浸泡30min。之后使用PBS超声清洗3遍。

使用含5U/ml DNA酶的水溶液，SIS材料与DNA酶溶液的比例为1:5，超声条件下，于37℃条件下浸泡20min。之后使用PBS漂超声清洗3遍。

使用含5U/mlα-半乳糖苷酶的水溶液，SIS材料与α-半乳糖苷酶溶液的比例为1:5，超声条件下，于30℃条件下浸泡20min之后使用PBS超声清洗3遍。

使用浓度为25mM的NaOH水溶液，SIS材料与NaOH溶液的比例为1:20，超声条件下，常温浸泡50min之后使用PBS超声清洗直至中性。

(5)冻干、加工定型、灭菌

将经上述步骤处理后的粘膜下层，3层叠加固定于模具上，在冷冻干燥24小时后，接着将生物补片进行适当的裁切，切成合适大小的形状，用于制做立体肩袖生物补片，具体来说，以3层叠加的生物补片为上部分，以另外3层叠加的生物补片为下部分，裁切，上下两部分对齐的一端(A1/B1端)及周边进行缝合；另一端(A2和B2)不缝合，构成一个开口，用于包裹肩袖残端C。A1端和B1端构成的尾部结构根据具体情况可长可短，依实际需要而定，或手术前再进行相应的裁剪。立体肩袖生物补片制作完成后，用PET包装袋进行包装，最后进行辐照灭菌，所制得的立体肩袖生物补片的示意图请参照图2。

实施例2

平面状肩袖生物补片的制备

步骤1-4与实施例1类似。

(5)冻干、加工、灭菌

将经过上述四步进行处理后的粘膜下层，6层叠加固定于模具上，冷冻干燥24小时后，接着将生物补片原料切成合适大小的长方形或正方形，用PET包装袋进行包装，最后进行辐照灭菌。

实施例3

为了确保生物补片的安全性，对实施例1和2制备得到的产品，进行免疫原性物质检测。

(1)细胞残留量检测方法：用10％中性福尔马林固定，石蜡包埋，切成0.4微米的薄片，经二甲苯脱蜡、系列酒精脱水，苏木精—伊红染色，显微镜下观察细胞残留情况和基质纤维结构。

(2)DNA含量检测方法：依据YY/T0606.25-2014《动物源性生物材料DNA残留量测定法：荧光染色法》进行检测。

(3)α-Gal抗原含量检测方法：将样品用多聚甲醛固定后，常规石蜡包埋切片，片厚4微米。利用生物素标记BSI-B4与α-Gal抗原的特异亲和特性进行免疫组化反应。染色结果判定：深棕黄色颗粒为强阳性(+++)，棕黄色颗粒为阳性(++)，黄色颗粒为弱阳性(+)，未见着色为阴性(-)。

(4)脂质含量检测方法：参照《GB/T 5009.6食品中脂肪的测定》中索氏抽提法进行测定。

结果见表1：

表1：生物补片的安全性检测结果

检测项目	实施例1	实施例2
			脂质含量(％)	0.9	0.8
细胞残留量(个/400×镜下视野)	无	无
			DNA残留量(pg/g)	82±11	87±16
α-Gal抗原	阴性	阴性

实施例4

对实施例1-2制备得到的样品进行生物学性能、组织学检测、细菌内毒素和抗菌性能检测。

(1)生物学性能检测

方法：参照GB/T16886系列方法进行试验。

结果：细胞毒性反应均为1级；无迟发型超敏反应；皮内反应显示试验样品与溶剂对照平均记分之差小于1.0；无致热性；无溶血反应；遗传毒性试验结果显示，鼠伤寒沙门氏菌回复突变(Ames)试验呈阴性反应、小鼠淋巴瘤试验呈阴性反应、无染色体畸变性；无急性全身性毒性反应；无亚慢性全身性毒性；肌肉植入30天、60天、90天跟阴性对照品的组织反应无明显区别。

(2)组织学检测

1)光学显微镜观察

方法：用10％中性福尔马林固定，石蜡包埋，切成0.4微米的薄片，经二甲苯脱蜡、系列酒精脱水，苏木精—伊红染色，显微镜下观察细胞残留情况和基质纤维结构。

结果：无细胞和细胞碎片残留；胶原纤维连续，无断裂，如图3所示。

2)超微结构观察

方法：使用电子扫描镜进行扫描。

结果：材料呈多孔结构，胶原纤维无断裂，如图4所示。

(3)细菌内毒素检测

方法：参照GB/T 14233中相关方法进行检测。

结果：均小于2.15EU/件。

(4)抗菌性能检测

用研磨棒在0.01M的盐酸中分别研磨实施例1和2所制得的样品，直至无肉眼可见颗粒，并调整其浓度为100mg/10mL。加入胃蛋白酶消化，胃蛋白酶:样品比例为1:10。在25℃下持续搅拌48h，后降温至4℃，加入1/10体积的0.1M氢氧化钠调节PH至7.2-7.4。

制备混菌培养基平板，用接种环分别挑取少许已培养好的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌斜面培养基物于无菌生理盐水5ml中，制成菌悬液。取菌悬液1.0ml和上述经降解的样品1ml加到已灭菌干燥的培养皿中，加入冷却至50℃左右的普通营养肉汤琼脂培养基，摇匀，待充分冷凝后备用，35～37℃倒置培养24小时，观察细菌生长情况；同时将不用抗菌材料和加入5μg/mL抗菌肽做为对比，结果见表2。

表2：生物补片等样品的抗菌性能检测结果

实施例5以动物为模型的临床前应用试验

试验动物：以10只新西兰兔作为临床应用模型；以兔的前肢肩关节为手术侧，在正上方做约2cm纵行皮肤切口；钝性分离三角肌，显露冈上肌肌腱，切除大结节上残留的止点组织直到骨质，以避免残余冈上肌止点组织对组织学的影响。所有试验兔在前肢左侧肩关节制造肩袖损伤后，再切除0.5cm×0.5cm的肌腱组织，造成全层肩袖损伤模型。切断的冈上肌肌腱以锋线标记，便于手术修复时的准确定位，见图5。试验动物随机分成为2个小组，每组5只；一组为试验组，另一组为对照组。

试验组，用实施例1制备的立体肩袖生物补片的开口端将冈上肌残端全部包裹，然后再使用生物线将开口端与冈上肌残端采用常规方式固定缝合；立体生物补片的尾巴与骨面，通过先打细小骨髓道的方式，再进行缝合；即冈上肌残端与骨面之间使用一端开口的立体生物补片进行连接。

对照组，采用实施例2制备的平面状肩袖生物补片进行修复缝合处理，具体操作方法是将生物补片的一端与冈上肌残端进行常规的缝合，而生物补片的另一端与骨面，通过先打细小骨髓道的方式，再进行缝合，即冈上肌残端与骨面之间使用常规平面状生物补片进行两端连接缝合。

在第10周时，对两组兔子的伤口康复情况进行组织学观察分析和生物力学性能测试，具体结果见图6和表3。

由图6可见，对照组补片内可见大量纤维细胞，大部分沿着长轴方向排列，血管还明显存在；补片胶原纤维变得疏松，有降解现象，补片内有新胶原纤维形成，总量较少；补片-骨界面出现少量新生软骨，包含未钙化纤维软骨和钙化的纤维软骨，但软骨细胞排列无序；试验组补片植入区域内有大量胶原纤维形成，血管减少，再生的胶原纤维排列与补片原有胶原纤维长轴一致，两种融合在一起，辨别不清，胶原纤维密度明细高于对照组；补片-骨界面出现新生软骨，包含未钙化纤维软骨和钙化纤维软骨，但软骨细胞排列仍无序。

力学性能测试：

取带有肱骨的冈上肌标本，肱骨头及远端，和冈上肌腱及近端各约3cm；切除其他肌腱组织后，立即进行生物力学测试。将标本的骨性部分肱骨牢牢固定于材料试验机上，调整冈上肌腱与肱骨成生理学角度，调节复合体和卡具的位置，使拉力力线分别经过肱骨与兔冈上肌腱的长轴轴线，应用材料试验机做拉伸试验。设定预拉力为2.5N，牵拉速度为0.5mm/s，记录腱骨界面完全断裂或冈上肌完全断裂时的最大负荷。在生物力学拉伸试验过程中，所有标本最大负荷时均在冈上肌止点缝合处断裂。

表3：生物力学测试结果(单位:N)

组别	动物术后10周
		对照组	75.61±23.78
试验组	86.35±18.51

结论：立体肩袖生物补片，具有更好地诱导细胞生长的作用，补片植入后，逐渐生成新的有序的胶原组织，能诱导软骨组织的生长，更有利于创伤界面的愈合。

本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出多种变化。因而，在不违反本发明的权利要求宗旨的前提下，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (4)

1.一种肩袖生物补片，其特征在于：所述补片为立体生物补片，由平面状生物补片通过缝合和或粘合的方式构成，至少一端开口，用于包裹肩袖残端，使用前补片为平面状，使用后因包裹了肌腱残端而呈立体状。

2.根据权利要求1所述的肩袖生物补片，其特征在于：所述平面状生物补片由异种脱细胞基质材料制备而成。

3.根据权利要求1所述的肩袖生物补片，其特征在于：所述生物补片的结构可以为Y型、U型、敞口桶状、中空管状、袋状、夹片状中的一种或组合。

4.根据权利要求1所述的肩袖生物补片，其特征在于：所述平面状生物补片可以由单层、双层或多层生物补片原料组成，通过冷冻干燥的方式粘合。

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