TW201917240A - 導光與組織整合之生物纖維構件 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種導光與組織整合之生物纖維構件，包含複數條生物纖維。每一生物纖維係為單一裸纖維或單一結構纖維，該單一結構纖維具有核心層及單一或複數包覆層，該包覆層環繞該核心層而設置。每一生物纖維係分別包括光接收端與光發出端，當光線由光接收端射入後，將由該光發出端射出。藉此，本發明的生物纖維構件可同時達到導光與組織整合，以利於光療法、光基因治療及光遺傳醫學之應用。

Description

導光與組織整合之生物纖維構件

本發明係關於一種可導光並可與組織整合的生物纖維構件，特別是關於一種由生物纖維所構成的醫療構件，可使用做為下述構件：管植材、棒植材、板植材或線植材。

光纖係為光在玻璃或塑料製成的纖維中，以內部全反射原理傳輸的光傳導工具。隨著科技不斷的進步，光纖也被應用於醫療用途，例如，內視鏡，它是一根柔軟可彎曲且內含複數條光纖的管子。當內視鏡進入病人的嘴、鼻、消化道及其它內臟時，醫生能藉由內視鏡看到人體內臟的變化，可減少手術進行的風險。目前所使用的內視鏡通常是醫生需要觀察人體內部器官時，才將內視鏡伸入人體以達到看見人體內的影像，此外，內視鏡也能切取組織樣本以供切片檢查，然而，現有的內視鏡並不能與人體組織整合在一起，無法置放在體內及表皮層中，使用後需由體內取出，以避免發炎感染現象的產生。

光纖也可以應用在光療技術上，光療係指利用陽光或如紅外線、紫外線、或雷射之人工光線，來防治疾病和促進有機體修復。目前，光療可適用於治療多種疾病；然而，一般光療所使用的裝置通常是屬於大型儀器，或是以外部照光的方法。但外部照光需經過皮膚的表皮組織、皮下組織、皮膚黏膜下層，最後才能到組織細胞。因此，外部照光的光療方法需要花很長的時 間，且難以完全照射體內的黏膜組織及器官。

其次，現有雷射光療技術中，藉由將內視鏡與光導纖維連接，通過插入人體的開放口以使雷射精確地作用於腫瘤細胞。在治療期間，光導纖維插入腫瘤中，插入腫瘤的一端利用雷射發熱提升溫度並殺死腫瘤細胞。然而，現有的治療技術在治療結束後需要將光導纖維取出，等下一次治療時再將光導纖維插入，這樣反覆的插入和取出會增加病患的不舒適感及感染機率。

為了改善上述的問題，本發明提供一種具有導光效果的生物纖維構件，可讓醫師或其他專業人員在進行侵入式的手術時，可清楚觀察到人體的內部器官。此外，本發明亦提供一種可與生物體的軟組織和硬組織整合的生物纖維構件，可在生物體中被吸收並不會有發炎現象產生。

有鑑於此，本發明人投入眾多研發能量與精神，不斷於本領域突破及創新，盼能以新穎的技術手段解決習用之不足，除帶給社會更為良善的產品，亦促進產業發展。

本發明之主要目的係在提供一種導光與組織整合之生物纖維構件，俾能將光線經由生物纖維構件傳遞至靶細胞(target cell)，經由生物纖維與細胞整合，而達到在任何時間及地點皆可進行光療。此外，本發明所提供的生物纖維構件由生物活性玻璃纖維、生物惰性玻璃纖維、或具X光不透性的生物活性玻璃纖維、或具X光不透性的生物惰性玻璃纖維、或生物惰性材所製成，俾能提供生物纖維構件與生物體的硬組織或軟組織之間的整合，以避免生物纖維構件於生物體中產生發炎。

為達成上述目的，本發明提供一種導光與組織整合之生物纖維構件，可包含複數條生物纖維。首先，每一該些生物 纖維可由單一裸纖維或單一結構纖維所構成，該單一結構纖維可由一核心層及單一或複數包覆層所構成，該些包覆層可包覆並融合於該核心層的一周圍表面。於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該單一裸纖維、該單一結構纖維、該核心層或該些包覆層之形狀可依使用的需要而任意變化，並沒有特別的限制，在本發明的較佳實施例中，該單一裸纖維及單一結構纖維可為一圓形長纖維、一六邊形長纖維、或一條形長纖維所形成。在本實施例中，該核心層可為一圓形長纖維或一六邊形長纖維所形成，而該些包覆層可為一圓形長纖維、一六邊形長纖、或一條形長纖維所形成，以加強纖維編織結構的強度。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該包覆層的折射率可較該核心層的折射率為低；該包覆層的熱膨脹係數較該核心層的熱膨脹係數為低。其中，該單一裸纖維可為生物活性玻璃纖維、或生物惰性玻璃纖維所形成，或者，該單一裸纖維也可為具X光不透性的生物活性玻璃纖維、或具X光不透性的惰性玻璃纖維、或生物惰性材料所製成。同樣地，該單一結構纖維中的其中一層可為生物惰性材料所製成，且該單一結構纖維中的其中一層可為生物活性材料所製成。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該生物纖維構件更包括一纖維接合件，該纖維構件將該些生物纖維環繞並包圍於其中，可由一熱塑性聚合物、一熱固性聚合物、或一可生物分解性聚合物所製成，例如，聚乳酸(Polylactic Acid，PLA)、聚乳酸-甘醇酸(PolyLactide-co-Glycolide，PLGA)等；本發明所使用的纖維接合件材料可依使用的需要而任意變化，並沒有特別的限制。該纖維接合件具有一內壁、一外壁、及一本體部，該本體部位於該內壁與該外壁之間，該內壁圍繞形成一中空孔 道，該些生物纖維位於該本體部中。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該些生物纖維係彼此相互纏繞，藉由纏繞所形成的強健的該些生物纖維具有較高的結構強度。該些生物纖維係為一纖維編織結構，該纖維編織結構包括一中央纖維軸及複數個辮狀纖維軸，該中央纖維軸筆直地穿過該纖維編織結構，且該些辮狀纖維軸交錯環繞該中央纖維軸。此外，每一該些生物纖維可分別包括一光接收端與一光發出端，當一光線由該光接收端射入後，將由該光發出端射出。其次，該生物纖維構件可具有一光接收部及一光發出部，該光接收部可由該些生物纖維的該光接收端所構成，該光發出部可由該些生物纖維的該光發出端所構成。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該些生物纖維係由一生物可吸收材料、一半生物可吸收材料、或一非生物可吸收材料所構成。當該些生物纖維與生物體的軟組織或硬組織接觸時，該生物活性材料可自該些生物纖維中釋放出來與生物體的軟組織或硬組織接觸，而進行軟硬組織整合。因此，本發明的生物纖維構件會被生物體所吸收並不會在體內產生發炎現象。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該核心層可具有藉由蝕刻方法而形成的一凹槽，該凹槽用以細胞培養、攜帶化學藥物或攜帶培養細胞，以達到疾病治療的功效。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該核心層可具有貫穿該核心層的一中空圓柱通道，並可具有一位於該光接收端的入口，及一位於該光發出端的出口。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該些包覆層可包括一中間層、及一殼體層，該中間層包覆並融合於該 核心層的一周圍表面，該殼體層包覆並融合於該中間層的一周圍表面，藉此，該殼體層可與該中間層包覆並融合以形成一多層單一結構纖維。於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該核心層、該中間層及該殼體層的材質可依據使用者需求而任意變化，其中，於本發明之一態樣中，該核心層、該中間層及該殼體層的材質為生物可吸收材料；於本發明之另一態樣中，該核心層、該中間層及該殼體層的材質可為非生物可吸收材料；於本發明之又另一態樣中，該核心層、該中間層及該殼體層的材質可為半生物可吸收材料，本發明並未侷限於此。此外，藉由選擇不同吸收程度的生物可吸收材料作為該核心層、該中間層及該殼體層，進一步可達到控制治療的時間。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該生物纖維構件可為一導光管植材，該導光管植材可包含該些生物纖維與該纖維接合件，該纖維接合件可具有一內壁、一外壁、及一本體部，該本體部可位於該內壁與該外壁之間，該內壁可圍繞形成一中空孔道，該些生物纖維位於該本體部中。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該生物纖維構件可為一牙植體，可包括一用於與頜骨或顱骨進行骨整合的固定件，以及一與該固定件連接的纖維接合件，該纖維接合件連接一支撐一牙科贗復物之牙墩。

於本發明導光與組織整合之生物纖維構件中，該生物纖維構件可為一導光棒植材或一導光線植材，該導光棒植材的外型和結構與該導光線植材的外型和結構皆相同，差異處在於該導光棒植材的直徑大於該導光線植材的直徑。該導光棒植材或該導光線植材可設置於一生物體的一腫瘤細胞的一表面上，該光線由該導光棒植材或該導光線植材的該光接收部射入後，由該導光 棒植材或該導光線植材的該光發出端射出並射至該腫瘤細胞上。此外，該導光線植材可做為手術縫合線，用於傷口結紮、縫合止血及組織整合。該導光線植材可為生物可吸收材料、半生物可吸收材料或生物不可吸收材料，該生物可吸收材料在體內可以降解成可溶性產物被人體或動物吸收，而該生物不可吸收材料在體內不能降解，該半生物可吸收材料係為一部分可被人體或動物吸收而另一部份不被人體或動物吸收。

1‧‧‧生物纖維構件

1a‧‧‧導光管植材

1b‧‧‧導光棒植材

1c‧‧‧導光線植材

10‧‧‧生物纖維

10’‧‧‧單一裸纖維

10”‧‧‧單一結構纖維

101‧‧‧核心層

102‧‧‧包覆層

102’‧‧‧中間層

102”‧‧‧殼體層

11‧‧‧光接收端

12‧‧‧光發出端

120‧‧‧纖維接合件

13‧‧‧凹槽

14‧‧‧中空圓柱通道

141‧‧‧入口

142‧‧‧出口

20‧‧‧纖維接合件

21‧‧‧內壁

22‧‧‧外壁

23‧‧‧本體部

24‧‧‧中空孔道

圖1係為本發明單一裸纖維之立體示意圖；圖2係為本發明複數條單一裸纖維與纖維接合件之剖面示意圖；圖3係為本發明單一結構纖維之立體示意圖；圖4係為本發明複數條單一結構纖維與纖維接合件之剖面示意圖；圖5係為本發明單一結構纖維之光照示意圖；圖6A係為本發明實施例1之單一結構纖維之剖面示意圖；圖6B係為本發明實施例1之單一結構纖維之光照示意圖；圖7係為本發明實施例2之單一結構纖維立體示意圖；圖8係為本發明實施例3之單一結構纖維立體示意圖；圖9A係為本發明實施例4之導光管植材之剖面示意圖；圖9B係為本發明實施例4之導光管植材之立體示意圖；圖10係為本發明實施例5之導光棒植材之示意圖；圖11係為本發明實施例6之導光棒植材之立體示意圖；圖12係為本發明實施例7之導光線植材之示意圖；及 圖13係為本發明實施例8之導光線植材之示意圖。

以下係藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

請參照圖1至圖2所示，圖1係為本發明單一裸纖維之立體示意圖圖；以及圖2係為本發明複數條單一裸纖維與纖維接合件之剖面示意圖。首先，本發明導光與組織整合之生物纖維構件1包含複數條生物纖維10及一纖維接合件20，每一該些生物纖維10係為一單一裸纖維10’。其次，該纖維接合件20將該些生物纖維10環繞並包圍於其中，該纖維接合件20由熱塑性聚合物或熱固性聚合物或可生物分解性聚合物所製成。

請參照圖3至圖4所示，圖3係為本發明單一結構纖維之立體示意圖；圖4係為本發明複數條單一結構纖維與纖維接合件之剖面示意圖。本發明的該些生物纖維10係為一單一結構纖維10”，該單一結構纖維10”係由一核心層101及包覆層102所構成，該些包覆層102包覆並融合於該核心層101的一周圍表面，該包覆層102可為無機類(玻璃)、有機類樹脂或塑膠。該纖維接合件20將該單一結構纖維10”環繞並包圍於其中。

請參照圖5所示，圖5係為本發明單一結構纖維之光照示意圖。該單一結構纖維10”係分別包括一光接收端11與一光發出端12，當一光線L由該光接收端11射入後，將由該光發出端12射出。其次，該生物纖維構件1具有一光接收部及一光發出部，該光接收部係由該生物纖維10的該光接收端11所構成，該光發出部係由該些生物纖維10的該光發出端12所構成。該包覆層102的折射 率可較該核心層101的折射率為低；該包覆層102的熱膨脹係數較該核心層101的熱膨脹係數為低。

實施例1

請參照圖6A及圖6B所示，圖6A係為本發明實施例1之單一結構纖維之剖面示意圖；圖6B係為本發明實施例1之單一結構纖維之光照示意圖。該生物纖維10包含該核心層101及該包覆層102，其中，該包覆層102包括一中間層102’、及一殼體層102”，該中間層102’包覆並融合於該核心層101的一周圍表面，該殼體層102”包覆並融合於該中間層102’的一周圍表面。如圖6B所示，當核心層101不能進行導光時，該中間層102’可進行導光，例如，當該生物纖維構件1作為牙植體時，在核心層101可釋放磷離子與鈣離子並與體內膠原蛋白結晶成為氫氧基磷酸鈣(hydroxylapaite)，與骨頭整合後的該核心層101不具有導光的效果，因此，可藉由位於該核心層101上下側的該中間層102’來進行導光。

實施例2

請參照圖7所示，圖7係為本發明實施例2之單一結構纖維立體示意圖。該生物纖維10係由一生物可吸收材料所構成，該核心層101具有藉由蝕刻方法而形成的一凹槽13，該凹槽13用以細胞培養、攜帶化學藥物或攜帶細胞。進行治療期間，將病患所需的化學藥物放置於該凹槽13上，經由人體或動物的開方口將生物纖維10置入人體或動物內，當化學藥物到達需治療部位時，會將化學藥物釋放至該治療部位以進行治療。或者，藉由凹槽13進行細胞培養或攜帶細胞，可經由人體或動物的開方口將細胞放置於人體或動物內。

實施例3

本發明實施例3與前實施例2所述之單一結構纖維大 致相同，其差異處為實施例2的核心層101具有凹槽，而實施例3核心層101具有一中空圓柱通道14。請參照圖8所示，圖8係為本發明實施例3之單一結構纖維立體示意圖。該單一結構纖維10”包含核心層101及包覆層102，該核心層101具有貫穿該核心層101的該中空圓柱通道14，並具有一位於該光接收端的入口141，及一位於該光發出端的出口142。

實施例4

請參照圖9A及圖9B所示，圖9A係為本發明實施例4之導光管植材之剖面示意圖；圖9B係為本發明實施例4之導光管植材之立體示意圖。該生物纖維構件1係為一導光管植材1a，該導光管植材1a包含該些生物纖維10與該纖維接合件20，該纖維接合件20具有一內壁21、一外壁22、及一本體部23，該本體部23位於該內壁21與該外壁22之間，該內壁21圍繞形成一中空孔道24，該些生物纖維10位於該本體部23中。該導光管植材1a可做為生物體的血管或腸子，以取代生物體中不能正常運作的血管或腸子。當生物體的血管阻塞時，可藉由該導光管植材1a在原血管旁形成分支的血管，使血液可在生物體中正常的流動，以避免血液在血管中產生阻塞的問題。

實施例5

請參照圖10所示，圖10係為本發明實施例5導光棒植材之示意圖。該生物纖維構件係為一導光棒植材1b，包括生物纖維10及纖維接合件20。在子圖式A中，可見生物纖維10為固定於纖維接合件20中。子圖式B之圖案「＊」提供對於辮狀纖維軸的額外固定以及垂直方向的高張力強度，而因此產生比傳統的圖案「x」更強健的結構。在子圖式C中，其係顯示該導光棒植材1b的斷面圖，其中，該導光棒植材1b包含複數條單一結構纖維10”及纖維 接合件20，每一單一結構纖維10”具有該核心層及多層的包覆層所構成。該導光棒植材1b可應用於腫瘤細胞治療上，在治療期間，將該導光棒植材1b的一端置入於腫瘤細胞內，利用雷射發熱提升溫度並破壞腫瘤細胞，另一端延伸至人體的皮膚表面，可與皮膚組織長在一起，於皮膚表面形成一可照光的導光點。病患可將控制器放在口袋中，在任何時間都可透過該導光點進行治療。

實施例6

本發明實施例6與前實施例5所述之導光棒植材大致相同，其差異處為實施例5的該生物纖維係為一纖維編織結構，實施例6的該生物纖維係為複數條的長纖維所構成。請參照圖11所示，圖11係為本發明第6實施例導光棒植材之立體示意圖。該導光棒植材1b包含複數條生物纖維10及纖維接合件20，其中，該些生物纖維10係由長纖維所構成，且該些生物纖維10可為複數條單一裸纖維或複數條單一結構纖維。

實施例7

請參照圖12所示，圖12係為本發明實施例7之導光線植材之示意圖。該些生物纖維係由纖維編織結構所構成，且該些生物纖維可為複數條單一裸纖維或複數條單一結構纖維。該導光線植材1c可應用於腫瘤細胞治療上，此外，該導光線植材1c亦可做為手術縫合線，用於傷口結紮、縫合止血及組織整合。該導光線植材1c可為生物可吸收材料、一半生物可吸收材料、或生物不可吸收材料，該生物不可吸收材料在體內不能降解，該生物可吸收材料在體內可以降解成可溶性產物被人體或動物吸收，該半生物可吸收材料係為一部分可被人體或動物吸收而另一部分不被人體或動物吸收。

實施例8

本發明實施例8與前實施例7所述之導光線植材大致相同，其差異處為實施例7係為一纖維編織結構，然而，實施例8的該生物纖維係為複數條的長纖維所構成。請參照圖13所示，圖13係為本發明實施例8之導光線植材之示意圖。該導光線植材1c包含複數條生物纖維及纖維接合件，其中，該些生物纖維係由長纖維所構成，且該些生物纖維可為複數條單一裸纖維或複數條單一結構纖維。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明的專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內，合予陳明。

Claims (10)

1. 一種導光與組織整合之生物纖維構件，包含：複數條生物纖維，每一該些生物纖維由單一裸纖維或單一結構纖維所構成，該單一結構纖維係由一核心層及單一或複數包覆層所構成，該些包覆層包覆並融合於該核心層的一周圍表面；其中，每一該些生物纖維係分別包括一光接收端與一光發出端，當一光線由該光接收端射入後，將由該光發出端射出；其中，該生物纖維構件具有一光接收部及一光發出部，該光接收部係由該些生物纖維的該光接收端所構成，該光發出部係由該些生物纖維的該光發出端所構成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，更包括一纖維接合件，該纖維構件將該些生物纖維環繞並包圍於其中，由一熱塑性聚合物、一熱固性聚合物、或一可生物分解性聚合物所製成。
3. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該些生物纖維係由一生物可吸收材料、一半生物可吸收材料、或一非生物可吸收材料所構成。
4. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該單一裸纖維及該單一結構纖維係由一生物活性玻璃纖維、一生物惰性玻璃纖維、或一具X光不透性的生物活性玻璃纖維、或一具X光不透性的生物惰性玻璃纖維所製成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該核心層具有藉由蝕刻方法而形成的一凹槽，該凹槽用以細胞培養、攜帶化學藥物或攜帶細胞。
6. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該核心層具有貫穿該核心層的一中空圓柱通道，並具有一位於該光接收端的入口，及一位於該光發出端的出口。
7. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該些包覆層包括一中間層、及一殼體層，該中間層包覆並融合於該核心層的一周圍表面，該殼體層包覆並融合於該中間層的一周圍表面以形成多層單一結構生物纖維；該些包覆層的折射率較該核心層的折射率為低。
8. 如申請專利範圍第7項所述之生物纖維構件，其中，該些包覆層係為生物活性或生物惰性材料所製成，且該單一結構纖維的其中一層係為生物活性材料所製成。
9. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該生物纖維構件係為一導光管植材，該導光管植材包含該些生物纖維與該纖維接合件，該纖維接合件具有一內壁、一外壁、及一本體部，該本體部位於該內壁與該外壁之間，該內壁圍繞形成一中空孔道，該些生物纖維位於該本體部中。
10. 如申請專利範圍第1項所述之生物纖維構件，其中，該生物纖維構件係為一導光棒植材或一導光線植材，設置於一生物體的一腫瘤細胞的一表面上，該光線由該導光棒植材或該導光線植材的該光接收部射入後，由該導光棒植材或該導光線植材的該光發出端射出，以逆轉該腫瘤細胞的生長。