TWI837558B - 醫療用纖維和其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供一種醫療用纖維，其為經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維。多孔聚酯纖維具有異型斷面，多孔聚酯纖維的表面具有多個長形孔隙，且各長形孔隙的孔徑介於0.5微米×1微米至1微米×6微米間。
Description
本揭露內容是關於一種醫療用纖維和其製造方法，且特別是關於一種經表面處理的醫療用纖維。
目前臨床上常以自體肌腱或韌帶搭配軟組織固定裝置來重建破裂的肌腱或韌帶。然而，現有的醫療用纖維織物在植入一段時間後容易產生磨損與鬆動，從而無法在人體內長期植入。此外，現有纖維的生物相容性不足，與生物組織之間容易產生排斥反應，從而造成被植入者的不適感或者不利於細胞貼附與增生。因此，如何維持醫療用纖維的纖維強度和提升其生物相容性，為業者積極研究的重要課題。
本揭露提供一種醫療用纖維和其製造方法，其具有良好的細胞貼附性，從而可應用於多種醫療用織物中。
根據本揭露一些實施方式，醫療用纖維為經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維，其中多孔聚酯纖維具有異型斷面，多孔聚酯纖維的表面具有多個長形孔隙，且各長形孔隙的孔徑介於0.5微米×1微米至1微米×6微米間。
在一些實施方式中，細胞親和材料包括磷酸三鈣、氫氧基磷灰石或其組合。
在一些實施方式中，細胞親和材料包括膠原蛋白、明膠或其組合。
在一些實施方式中，以多孔聚酯纖維的總重量計，細胞親和材料的含量介於0.05 wt%至0.4 wt%間。
在一些實施方式中，醫療用纖維更包括海藻酸鹽附著於多孔聚酯纖維的表面。
在一些實施方式中，異型斷面是Y字型斷面或十字型斷面。
根據本揭露一些實施方式，製造醫療用纖維的方法包括以下步驟。提供聚酯纖維，其中聚酯纖維具有異型斷面，且聚酯纖維包括對苯二甲酸乙二酯和5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯的共聚物。使用氫氧化鈉溶液溶除聚酯纖維中的5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯，以形成表面具有多個長形孔隙的多孔聚酯纖維。將多孔聚酯纖維浸泡至細胞親和材料溶液中並進行震盪，以形成經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維。
在一些實施方式中，細胞親和材料溶液中的細胞親和材料的濃度介於0.8 wt%至1.2 wt%間。
在一些實施方式中，細胞親和材料溶液更包括海藻酸鹽，細胞親和材料溶液中的海藻酸鹽的濃度介於0.8 wt%至1.2 wt%間。
在一些實施方式中，氫氧化鈉溶液的濃度介於0.5 wt%至4 wt%間。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的醫療用纖維是經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維，其中多孔聚酯纖維具有異型斷面且其表面上具有長形孔隙。由於多孔聚酯纖維具有異型斷面和適當孔徑的長形孔隙，故多孔聚酯纖維具有高的比表面積。細胞親和材料附著在多孔聚酯纖維的表面上，使得細胞容易貼附在多孔聚酯纖維的表面上，從而提升醫療用纖維的生物相容性。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。
本揭露內容提供一種醫療用纖維，其為經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維。由於細胞親和材料可以增加多孔聚酯纖維上的細胞貼附量，使得醫療用纖維具有良好的細胞貼附性。此外，多孔聚酯纖維具有異型斷面並且在其表面上具有孔徑適當的長形孔隙。異型斷面和長形孔隙增加多孔聚酯纖維的比表面積，使得細胞容易貼附在醫療用纖維的表面上，從而增加醫療用纖維的細胞貼附性。
根據本揭露的一些實施方式，第1A圖繪示醫療用纖維100的立體示意圖，而第1B圖繪示第1A圖的醫療用纖維100的區域A的放大示意圖。參考第1A圖和第1B圖，醫療用纖維100是經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維。具體而言，醫療用纖維100的主體是多孔聚酯纖維，其中多孔聚酯纖維經過表面處理，使得細胞親和材料附著在多孔聚酯纖維的表面上。細胞親和材料有助於使細胞貼附在多孔聚酯纖維的表面並且促進細胞增生，從而增加醫療用纖維100的細胞貼附性。因此，醫療用纖維100具有良好的生物相容性，從而可應用於醫療用織物的相關領域。
更具體而言，醫療用纖維100的多孔聚酯纖維具有異型斷面。相較於圓形斷面，異型斷面可以增加多孔聚酯纖維的比表面積，使得細胞容易貼附在多孔聚酯纖維的表面上，從而增加醫療用纖維100的細胞貼附性。另一方面，異型斷面使適量的細胞親和材料附著於多孔聚酯纖維的表面上，從而增加醫療用纖維100的細胞貼附性。在一實施方式中，如第1A圖所示，醫療用纖維100的異型斷面可以是Y字型斷面。在其他實施方式中，異型斷面可以是十字型斷面，但本揭露並不以此為限。
此外，如第1B圖所示，多孔聚酯纖維的表面上具有多個長形孔隙110。長形孔隙110增加多孔聚酯纖維接觸外界的比表面積，使得細胞容易貼附在多孔聚酯纖維的表面上，從而增加醫療用纖維100的細胞貼附性。另一方面，長形孔隙110使適量的細胞親和材料附著於多孔聚酯纖維的表面上，從而增加醫療用纖維100的細胞貼附性。根據本揭露一些實施方式，第2圖是醫療用纖維100的電子顯微鏡觀測圖。參考第1B圖和第2圖，長形孔隙110具有長邊與短邊，其中長邊大致上平行於醫療用纖維100的延伸方向。長形孔隙110具有適當尺寸的長邊與短邊，使得長形孔隙110的孔徑介於0.5微米×1微米至1微米×6微米間。若長形孔隙110的孔徑小於0.5微米×1微米，長形孔隙110可能無法有效增加多孔聚酯纖維的比表面積，而難以增加醫療用纖維100的細胞貼附量；若長形孔隙110的孔徑大於1微米×6微米，長形孔隙110可能對醫療用纖維100的纖維強度造成負面影響，或者不利於細胞貼附在多孔聚酯纖維的表面上。
在一些實施方式中，醫療用纖維100的多孔聚酯纖維可以是具有高纖維強度和高伸縮彈性的聚酯纖維，例如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)纖維。由於多孔聚酯纖維具有高纖維強度和高伸縮彈性，使得醫療用纖維100可應用於連接組織的醫療織物，例如重建破裂韌帶的人工韌帶。此外，聚酯纖維屬於人工合成材料，因此相對於天然的纖維材料，聚酯纖維具有較低的微生物附著性，使得醫療用纖維100不易受到微生物汙染。聚酯纖維也屬於穩定的惰性材料，因此醫療用纖維100不易與外界物質反應而變質。
在一些實施方式中，細胞親和材料可以包括促進細胞貼附生長的生長因子，使得細胞容易貼附在醫療用纖維100上。舉例而言，細胞親和材料可以包括磷酸三鈣(tricalcium phosphate，TCP)、氫氧基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)或其組合。在一些其他的實施方式中，細胞親和材料可以包括膠原蛋白、明膠或其組合。在一些實施方式中，醫療用纖維100可以包括適量的細胞親和材料，使得細胞親和材料有助於細胞貼附在多孔聚酯纖維的表面上。舉例而言，以多孔聚酯纖維的總重量計，細胞親和材料的含量可以介於0.05 wt%至0.4 wt%間。若細胞親和材料的含量小於0.05 wt%，可能無法有效增加醫療用纖維100上的細胞貼附量；若細胞親和材料的含量大於0.4 wt%，細胞親和材料的濃度可能過高而不利於細胞在醫療用纖維100的表面上生長。
在一些實施方式中，醫療用纖維100可以更包括附著於多孔聚酯纖維的表面上的海藻酸鹽，例如海藻酸鈉。海藻酸鹽可以使多孔聚酯纖維的表面具有黏性，從而有助於細胞親和材料附著在多孔聚酯纖維的表面上。換而言之，多孔聚酯纖維的表面上的海藻酸鹽可以促進細胞貼附在醫療用纖維100上，從而增加醫療用纖維100的生物相容性。
根據本揭露的一些實施方式，醫療用纖維100的製造方法包括以下步驟。首先，提供具有異型斷面的聚酯纖維，其中聚酯纖維包括對苯二甲酸乙二酯和5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯(Bis(2-hydroxyethyl)-5-sulfoisophthalate，SIPE)的共聚物。相對於對苯二甲酸乙二酯，5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯更容易溶於鹼性溶液中，從而可以在後續製程中溶除共聚物中的部分聚酯以形成纖維中的孔隙。值得說明的是，由於在聚酯纖維的製造過程中會將聚酯拉伸以形成長條狀的聚酯纖維，故聚酯纖維中的聚酯為具有長邊與短邊的長形聚酯，因此在後續製程中溶除共聚物的部分聚酯時，將形成長形孔隙。舉例而言，可以使用異型紡嘴將對苯二甲酸乙二酯和5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯熔融紡絲形成具有異型斷面的聚酯纖維，其中聚酯纖維中的長形聚酯的長邊大致上平行於聚酯纖維的延伸方向。
在一些實施方式中，聚酯纖維可以包括適量的5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯，使得聚酯纖維在後續製程中可以形成適量且具有適當孔徑的長形孔隙。舉例而言，以共聚物的總重量計，5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯的含量可以介於2 wt%至10 wt%間。若5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯的含量小於2 wt%，在後續製程中可能形成不足或具有太小孔徑的長形孔隙，從而影響醫療用纖維100的細胞貼附性；若5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯的含量大於10 wt%，在後續製程中可能形成過多或具有太大孔徑的長形孔隙，從而影響醫療用纖維100的纖維強度或細胞貼附性。
接著，使用氫氧化鈉溶液溶除聚酯纖維中的5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯，以形成表面具有多個長形孔隙的多孔聚酯纖維。如上所述，氫氧化鈉溶液優先溶除聚酯纖維中的5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯。由於聚酯纖維中的長形聚酯具有長邊與短邊，溶除5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯將形成多孔聚酯纖維上的長形孔隙。值得說明的是，除了5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯，部分的對苯二甲酸乙二酯也可能溶於氫氧化鈉溶液中，從而形成多孔聚酯纖維上的長形孔隙。
實際上，可以藉由調整氫氧化鈉溶液的濃度和溶除製程的時長來控制聚酯纖維中的聚酯溶除量，從而形成適量且具有適當孔徑的長形孔隙。在一些實施方式中，用於溶除的氫氧化鈉溶液可以具有適當的濃度，從而溶除聚酯纖維中的適量聚酯。舉例而言，氫氧化鈉溶液的濃度可以介於0.5 wt%至4 wt%間。若氫氧化鈉溶液的濃度小於0.5 wt%，可能造成低的溶除效率或者形成孔徑不足的長形孔隙；若氫氧化鈉溶液的濃度大於4 wt%，可能溶除過多的聚酯而形成過多或具有太大孔徑的長形孔隙，從而影響醫療用纖維100的纖維強度或細胞貼附性。在一些實施方式中，可以將聚酯纖維浸泡在約90℃的氫氧化鈉溶液中歷時約30分鐘，使得溶除後的聚酯纖維具有適當孔徑的長形孔隙。
然後，將多孔聚酯纖維浸泡至細胞親和材料溶液中並進行震盪，以形成經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維。具體而言，可以將多孔聚酯纖維浸泡在細胞親和材料溶液中，並將細胞親和材料溶液在室溫下進行約1小時的超音波震盪，使得細胞親和材料附著在多孔聚酯纖維的表面上。
在一些實施方式中，細胞親和材料溶液可以包括適當濃度的細胞親和材料，使得適量的細胞親和材料附著於多孔聚酯纖維的表面。舉例而言，細胞親和材料溶液中的細胞親和材料的濃度可以介於0.8 wt%至1.2 wt%間。若細胞親和材料的濃度小於0.8 wt%，細胞親和材料的低附著速率可能使製程過於費時。在一些實施方式中，細胞親和材料溶液可更包括適量的海藻酸鹽。舉例而言，細胞親和材料溶液中的海藻酸鹽的濃度可以介於0.8 wt%至1.2 wt%間。若海藻酸鹽的濃度小於0.8 wt%，海藻酸鹽可能不足以幫助細胞親和材料附著在多孔聚酯纖維的表面上；若海藻酸鹽的濃度大於1.2 wt%，可能造成過多的細胞親和材料附著而影響醫療用纖維100的細胞貼附性。
在以下敘述中，將針對本揭露的醫療用纖維進行各種測量和評估。下文將參照實驗例1至實驗例2，以具體地描述本揭露內容的功效。
＜實驗例1：醫療用纖維的規格和細胞親和材料含量評估＞
在本實驗例中，針對比較例和實施例的醫療用纖維進行細胞親和材料含量的評估。具體而言，根據上述實施方式，將相同成分的聚酯共聚物形成具有圓形斷面的聚酯纖維做為比較例，以及具有Y字型斷面的聚酯纖維做為實施例。接著，將比較例和實施例以不同濃度的氫氧化鈉溶液溶除30分鐘。然後，將比較例和實施例浸泡至不同成分與濃度的磷酸三鈣溶液中，並在室溫下進行約1小時的超音波震盪，以形成比較例和實施例的醫療用纖維。最後，使用熱重分析儀(thermogravimetric analyzer，TGA)測量比較例和實施例的纖維上的磷酸三鈣含量。比較例和實施例的製造參數和磷酸三鈣含量如表一所示。
表一
| 纖維斷面 | 氫氧化鈉溶液濃度(wt%) | 磷酸三鈣溶液濃度(wt%) | 磷酸三鈣溶液中海藻酸鈉濃度(wt%) | 磷酸三鈣含量(wt%) | |
| 比較例1 | 圓形 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 比較例2 | 圓形 | 0 | 1 | 0 | 0.067 |
| 比較例3 | 圓形 | 0 | 1 | 1 | 0.113 |
| 實施例1 | Y字型 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例2 | Y字型 | 0.5 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例3 | Y字型 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 實施例4 | Y字型 | 0 | 1 | 0 | 0.126 |
| 實施例5 | Y字型 | 0.5 | 1 | 0 | 0.212 |
| 實施例6 | Y字型 | 2 | 1 | 0 | 0.386 |
| 實施例7 | Y字型 | 0 | 1 | 1 | 0.146 |
| 實施例8 | Y字型 | 0.5 | 1 | 1 | 0.301 |
| 實施例9 | Y字型 | 2 | 1 | 1 | 0.266 |
由表一可知，實施例4至實施例9的磷酸三鈣含量大於比較例1至比較例3的磷酸三鈣含量，表示具有異型斷面的醫療用纖維可以具有更高的細胞親和材料附著量。另外，實施例5和實施例6的磷酸三鈣含量大於實施例4的磷酸三鈣含量，且實施例8和實施例9的磷酸三鈣含量大於實施例7的磷酸三鈣含量。這樣的結果表示醫療用纖維經過溶除製程而形成長型孔隙，可提升醫療用纖維的細胞親和材料附著量。另一方面，實施例7的磷酸三鈣含量大於實施例4的磷酸三鈣含量，表示海藻酸鹽有助於細胞親和材料附著在醫療用纖維的表面上。
＜實驗例2：醫療用纖維的細胞貼附性評估＞
在本實驗例中，針對比較例和實施例的醫療用纖維進行細胞貼附性的評估。具體而言，將實驗例1的比較例和實施例的醫療用纖維分別和具有相同細胞數量的培養液在溫度約37℃的環境下培養24小時，其中培養液內的細胞種類是間質幹細胞(rMSC)。接著，將各醫療用纖維轉移至添加細胞活性測定試劑(Alarmar Blue)的培養液中，在溫度約37℃的環境下培養5小時。然後，測量培養液對於波長560 nm的光線的吸收值，從而判定各醫療用纖維的細胞貼附性。更詳細而言，當培養液的吸收值越高時，代表培養液中具有較高含量的活細胞，從而判定其所對應的醫療用纖維具有較高的細胞貼附性。比較例和實施例的測量結果如表二所示。
表二
| 吸收值 | |
| 比較例1 | 0.621 |
| 比較例2 | 0.676 |
| 比較例3 | 0.754 |
| 實施例1 | 0.580 |
| 實施例2 | 0.663 |
| 實施例3 | 0.835 |
| 實施例4 | 0.803 |
| 實施例5 | 1.109 |
| 實施例6 | 0.984 |
| 實施例7 | 0.725 |
| 實施例8 | 0.964 |
| 實施例9 | 1.578 |
由表二可知，實施例的醫療用纖維對於波長560 nm的光線的吸收值普遍大於比較例的醫療用纖維，表示具有異型斷面的醫療用纖維可以具有更佳的細胞貼附性。若針對各實施例進行比較，可以得知實施例4至實施例9的吸收值分別大於相同溶除製程條件下的實施例1至實施例3。這樣的結果表示具有細胞親和材料附著的醫療用纖維可以具有更佳的細胞貼附性。更詳細而言，實施例2和實施例3的吸收值大於實施例1，實施例5和實施例6的吸收值大於實施例4，且實施例8和實施例9的吸收值大於實施例7。這樣的結果表示醫療用纖維經過溶除製程而形成長型孔隙，可提升醫療用纖維的細胞貼附量。
根據本揭露上述實施方式，本揭露的醫療用纖維是經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維，其中多孔聚酯纖維具有異型斷面，並且其表面上具有適當孔徑的長形孔隙。由於細胞親和材料附著在多孔聚酯纖維的表面上，使得細胞容易貼附在醫療用纖維上，從而提升醫療用纖維的細胞貼附性。此外，多孔聚酯纖維的異型斷面和長形孔隙也有助於提升醫療用纖維的細胞貼附性，因此可以提升提升醫療用纖維的生物相容性。
前面概述一些實施方式的特徵，使得本領域技術人員可更好地理解本揭露的觀點。本領域技術人員應該理解，他們可以容易地使用本揭露作為設計或修改其他製程和結構的基礎，以實現相同的目的和/或實現與本文介紹之實施方式相同的優點。本領域技術人員還應該理解，這樣的等同構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，可以進行各種改變、替換和變更。
100:醫療用纖維
110:長形孔隙
A:區域
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述中可以最好地理解本揭露的各方面。應注意，根據工業中的標準方法，各種特徵未按比例繪製。實際上，為了清楚地討論，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。
第1A圖繪示根據本揭露一些實施方式的醫療用纖維的立體示意圖。
第1B圖繪示第1A圖的醫療用纖維的區域A的放大示意圖。
第2圖是根據本揭露一些實施方式的醫療用纖維的電子顯微鏡觀測圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:醫療用纖維
110:長形孔隙
A:區域
Claims (10)
- 一種醫療用纖維，其為經細胞親和材料表面處理的多孔聚酯纖維，其中所述多孔聚酯纖維具有異型斷面，所述多孔聚酯纖維的表面具有多個長形孔隙，各所述長形孔隙具有一長邊與一短邊，所述長邊平行於所述多孔聚酯纖維的延伸方向，且各所述長形孔隙的孔徑介於0.5微米×1微米至1微米×6微米間。
- 如請求項1所述的醫療用纖維，其中所述細胞親和材料包括磷酸三鈣、氫氧基磷灰石或其組合。
- 如請求項1所述的醫療用纖維，其中所述細胞親和材料包括膠原蛋白、明膠或其組合。
- 如請求項1所述的醫療用纖維，其中以所述多孔聚酯纖維的總重量計，所述細胞親和材料的含量介於0.05wt%至0.4wt%間。
- 如請求項1所述的醫療用纖維，更包括海藻酸鹽附著於所述多孔聚酯纖維的所述表面。
- 如請求項1所述的醫療用纖維，其中所述異型斷面是Y字型斷面或十字型斷面。
- 一種製造醫療用纖維的方法，包括：提供聚酯纖維，其中所述聚酯纖維具有異型斷面，且所述聚酯纖維包括對苯二甲酸乙二酯和5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯的共聚物；使用氫氧化鈉溶液溶除所述聚酯纖維中的5-磺基-1,3-苯二甲酸二(2-羥基乙基)酯，以形成表面具有多個長形孔隙的多孔聚酯纖維，其中各所述長形孔隙具有一長邊與一短邊，所述長邊平行於所述多孔聚酯纖維的延伸方向，且各所述長形孔隙的孔徑介於0.5微米×1微米至1微米×6微米間；以及將所述多孔聚酯纖維浸泡至細胞親和材料溶液中並進行震盪，以形成經細胞親和材料表面處理的所述多孔聚酯纖維。
- 如請求項7所述的方法，其中所述細胞親和材料溶液中的所述細胞親和材料的濃度介於0.8wt%至1.2wt%間。
- 如請求項7所述的方法，其中所述細胞親和材料溶液更包括海藻酸鹽，所述細胞親和材料溶液中的所述海藻酸鹽的濃度介於0.8wt%至1.2wt%間。
- 如請求項7所述的方法，其中所述氫氧化鈉溶液的濃度介於0.5wt%至4wt%間。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW110146145A TWI837558B (zh) | 2021-12-09 | 醫療用纖維和其製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| TW110146145A TWI837558B (zh) | 2021-12-09 | 醫療用纖維和其製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202322858A TW202322858A (zh) | 2023-06-16 |
| TWI837558B true TWI837558B (zh) | 2024-04-01 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6789818B2 (ja) | 2014-04-10 | 2020-11-25 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 繊維及び該繊維を含む物品 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6789818B2 (ja) | 2014-04-10 | 2020-11-25 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 繊維及び該繊維を含む物品 |
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