TWM600602U - 人工真皮之結構 - Google Patents

Abstract

本創作係一種人工真皮之結構，特別是一種其外層平均孔徑小於其內層平均孔徑，且具生物可分解性的人工真皮之結構。該纖維間孔隙係以聚左乳酸纖維和膠原蛋白纖維交錯相疊，也可由一芯部係聚左乳酸、鞘部係膠原蛋白之芯鞘型複合纖維交錯相疊而形成。本創作之人工真皮纖維之優點為具有細胞親和性，可促進細胞附著生長，且術後不需取下更換。

Description

人工真皮之結構

本創作係一種人工真皮之結構，特別係一種由一聚左乳酸和一膠原蛋白之纖維交錯相疊形成具多孔結構之纖維層之人工真皮之結構，該人工真皮之結構係具有一第一纖維層及一第二纖維層，其中該纖維層之該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於該第二纖維層之該第二平均孔徑。

較為嚴重之皮膚傷口的處理與皮膚再生，在醫療上相當具挑戰性。皮膚傷口癒合的過程主要可分為三個階段：在出現傷口初期的炎症階段，傷口處會分泌化學物質使微血管收縮，形成血栓並啟動癒合反應，且有白血球等細胞清除傷口的細菌及壞死組織。進入增生階段後，細胞開始形成網狀架構，其中生成新的微血管，形成肉芽組織並同時合成膠原蛋白組織等各種組織以填補傷口。傷口收口後為重塑階段，多餘的微血管會退化及萎縮，膠原蛋白組織也更緊實，傷口處逐漸恢復原皮膚的強度。若傷口癒合過程中未經妥善處理，則傷口不易癒合，容易生成增生性疤痕組織等，除了影響傷口平整性，更可能使得傷口處因疤痕組織逐漸收縮而影響日後該處之可活動範圍。

過往之傷口處理上，係以保持傷口之乾燥及敷料之無菌程度為主，認為乾燥之環境利於傷口癒合，因此使用消毒紗布等敷料將傷口滲出之組織液吸收並隨時更換。然而乾燥之傷口乾燥後造成表皮細胞難以再生，傷口癒合時間拉長，且滲出之組織液被紗布吸收後造成紗布沾附於傷口，取下紗布時容易造成傷口傷害，兼有疤痕組織形成後組織收縮造成身體部位可動性問題，對傷口美觀性亦有相當影響。因此現在對處理嚴重之皮膚創傷，是以保持傷口溼潤為主，藉由保留傷口滲出之組織液，讓細胞在組織液存在的傷口上加速增生，並避免傷口遭受感染，而因應此種傷口處理方式之敷料也隨之出現。

目前作為處理皮膚之輕度創傷之敷料，俗稱人工皮，貼附於傷口時可吸收傷口滲出之多餘組織液，並保持傷口溼潤程度，兼具一定程度之隔絕外來感染原之效果，因此一般係使用親水性之膠體成份製成，常見之使用材料為果膠、動物膠、膠原蛋白等。

而在專業醫療用於較深度之傷口處理時所使用者又稱為人工真皮，該人工真皮不僅需有足夠之強度以利手術縫合，內層可吸水保持溼潤之功能外，更重要的是具有促進細胞增生、加速傷口癒合之效果，因此使用之人工真皮為了達成此一目的，內層係使用親水性膠體形成之多孔結構，如此新生之細胞將可貼附於該結構中，加速組織新生。

由於膠原蛋白在實驗上已證明具有優異之生物相容性，細胞易於貼附其上，可促進傷口處組織增生，因此目前市面上之人工產品皆採用多孔性膠原蛋白作為人工真皮內層材質。而為了提昇人工真皮之強度，除使用加熱方式促進膠原蛋白交聯外，也有使用複合材質如矽膠、糖胺聚糖(GAG)、彈性蛋白等方式。然而膠原蛋白加熱後雖然強度增加，但促進細胞生長之效果也較差；而使用矽膠、糖胺聚糖(GAG)、彈性蛋白等材質時，需使用具有毒性之交鏈劑使其與膠原蛋白交聯，除增加製程步驟外，亦可能有材料使用安全性上之疑慮。此外，部份品牌之人工真皮由於使用矽膠等不會分解之基材、或膠原蛋白層硬度較高，傷口開始癒合後需二次手術處理，增加傷口癒合過程之處理難度。

於此，遂有針對上述等缺失進行改善之必要性。本創作人鑑於上述所衍生之問題進行改良，茲思及創作改良之意念著手研發解決方案，遂經多時之構思而有本創作之產生，以服務社會大眾以及促進此業之發展。

本創作之主要目的，係提供一種人工真皮之結構，其係具有較佳之細胞親和性，可促進細胞附著生長，和較簡便之生產方式，以及更佳之使用性，免除傷口癒合後需除去之困擾。

為達上述之目的，本創作提供之人工真皮之結構係以一熔融之聚左乳酸（Poly-L-lactic acid / PLLA）和一膠原蛋白溶液共同進行靜電紡絲製成。所製成之人工真皮結構可分為兩層，即一第一纖維層以及一第二纖維層，該二層纖維層之平均孔徑並不相同，其中該第一平均孔徑係小於該第二平均孔徑。

本創作提供一實施例，其該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於2μm，且該第二纖維層之該第二平均孔徑係10 ~125 μm。

為達上述之目的，本創作另提供一種人工真皮之結構，其係混合一熔融之聚左乳酸和一膠原蛋白溶液並進行同軸靜電紡絲所得之一芯鞘型複合纖維交錯相疊，其中該結構包含：一第一纖維層，其具有一第一平均孔徑；以及一第二纖維層，其設置於該第一纖維層之上，且具有一第二平均孔徑；其中該第一平均孔徑係小於該第二平均孔徑。

本創作提供一實施例，其該芯鞘型複合纖維係包含一芯部係該聚左乳酸及一鞘部係該膠原蛋白。

本創作提供一實施例，其中該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於2μm，且該第二纖維層之該第二平均孔徑係10 ~125 μm。

為達上述之目的，本創作另提供一種人工真皮之結構，其係以一聚左乳酸溶液和一膠原蛋白溶液混合形成混合液後，進行靜電紡絲製成。所製成之人工真皮結構可分為兩層，即一第一纖維層以及一第二纖維層，該二層纖維層之平均孔徑並不相同，其中該第一平均孔徑係小於該第二平均孔徑。

本創作提供一實施例，其該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於2μm，且該第二纖維層之該第二平均孔徑係10 ~125 μm。

本創作之人工真皮之結構，因使用聚左乳酸和膠原蛋白共同進行靜電紡絲，因此簡化真皮之製造方式；使用靜電紡絲所得之纖維係奈米級纖維，交錯相疊時產生之孔徑可調整以滿足防水和容納細胞生長之需求，且膠原蛋白纖維具細胞親和性，可促進細胞附著生長，而作為支撐人工真皮結構之聚左乳酸纖維可生物分解，傷口癒合後不需手術移除，改善了使用之便利性。

為使貴審查委員對本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，僅佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：

有鑑於既有之人工真皮結構係使用有毒性疑慮之交鏈劑和不具生物分解性之防水材料，而需在傷口癒合時手術去除之；或因加熱處理而減弱其促進細胞生長之效果，且生產方式應可進一步簡化。據此，本創作遂提出一種人工真皮之結構，以解決習知技術造成之問題。

請參閱第1圖和第2圖，其係本創作之一實施例之製造及結構示意圖。如圖所示之一種人工真皮10，其係使用一聚左乳酸210和一膠原蛋白220以一具二組噴頭之靜電紡絲裝置20進行靜電紡絲，其中該結構包含：一第一纖維層12，具有一第一平均孔徑120；以及一第二纖維層14，其設置於該第一纖維層12之上，且具有一第二平均孔徑140。其中該第一平均孔徑120係小於該第二平均孔徑140。

上述之該聚左乳酸210，形成纖維後係具有一定強度，可適當支撐該人工真皮10之結構，使該人工真皮10於手術縫合時較為穩固，術後亦具有可穩定存在較長時間之強度。此外，該聚左乳酸210形成之纖維具生物可分解性，可藉由控制聚左乳酸210之鏈結長度調節其於傷口處之存續時間，與包含不可生物分解之矽膠層之現有產品相比，具有可直接被人體吸收，不用在傷口癒合後另行拆除之優點。

如上所述，為了控制該聚左乳酸210之鏈結長度或分子量，可使用不同狀態之該聚左乳酸210與該膠原蛋白220溶液之組合。若將該聚左乳酸210溶解形成溶液，並和該膠原蛋白220溶液以二組噴頭進行靜電紡絲，則所得之該聚左乳酸210纖維分子量約為2000至5000；若將該聚左乳酸210加熱成熔融態，並和該膠原蛋白220溶液以二組噴頭進行靜電紡絲，所得之該聚左乳酸210纖維分子量約為5000以上。

因此本創作之該人工真皮10之製備，可使用該聚左乳酸210溶液和該膠原蛋白220溶液之組合，或該熔融之聚左乳酸210和該膠原蛋白220溶液之組合，以二組噴頭同時進行靜電紡絲，噴出之纖維係噴佈於一收捲裝置60上，使該聚左乳酸210纖維和該膠原蛋白220纖維彼此交錯相疊形成該人工真皮10，較佳為使用該熔融之聚左乳酸210和該膠原蛋白220溶液之組合。

本創作之該人工真皮10，其纖維層之孔徑對於該纖維層之功能係有重要影響。作為接觸外界環境之該第一纖維層12，需具有一定程度之防水能力，使傷口之組織液不會外滲，保持內層溼潤及避免傷口感染，因此該第一纖維層12之該第一平均孔徑120若需達到防水效果，較佳係小於2μm。

此外，作為接觸一皮膚創傷處70之該第二纖維層14，為促進細胞再生、加速傷口癒合，該層之纖維係提供皮膚之纖維母細胞一附著生長之立體骨架。若該第二纖維層14間孔隙過小或是過大，係不利於纖維母細胞進入並附著生長，因此該第二纖維層14之該第二平均孔徑140係有一定限制，較佳係10~125μm。

又，請參閱第2圖，其亦可作為本創作之第二實施例之結構示意圖。如圖所示之一種人工真皮10，其係將一熔融之聚左乳酸210和一膠原蛋白220溶液進行同軸靜電紡絲所得之一芯鞘型複合纖維交錯相疊而得；其中該人工真皮10之結構包含：一第一纖維層12，其具有一第一平均孔徑120；以及一第二纖維層14，其設置於該第一纖維層12之上，且具有一第二平均孔徑140；其中該第一平均孔徑120係小於該第二平均孔徑140。

請參閱第3圖，上述之該人工真皮10之製備，係將一熔融之聚左乳酸210和一膠原蛋白220溶液分別裝填於一同軸靜電紡絲裝置30中進行靜電紡絲，噴出之該同軸纖維40係噴佈於一收捲裝置60上形成該人工真皮10。

請參閱第4圖，第二實施例中所述之該芯鞘型複合纖維40，係一種複合纖維，其中該內部之纖維稱為芯部，其外層係環繞設置一和內層不同之材質層稱為鞘部。於本實施例中，該芯鞘型複合纖維40係包含一芯部410係該聚左乳酸及一鞘部420係該膠原蛋白。

又，請參閱第2圖，其亦可作為本創作之第三實施例之結構示意圖。如圖所示之一種人工真皮10，其係將一聚左乳酸210溶液和一膠原蛋白220溶液混合形成一混合液510後，進行靜電紡絲而得；其中該人工真皮10之結構包含：一第一纖維層12，其具有一第一平均孔徑120；以及一第二纖維層14，其設置於該第一纖維層12之上，且具有一第二平均孔徑140；其中該第一平均孔徑120係小於該第二平均孔徑140。

請參閱第5圖，上述之該人工真皮10之製備，係將一該聚左乳酸210溶液和該膠原蛋白220溶液之混合液510裝填於一靜電紡絲裝置50中進行靜電紡絲，噴出之纖維係噴佈於一收捲裝置60上形成該人工真皮10。為使該聚左乳酸210溶液和該膠原蛋白220溶液可順利混合並紡絲形成纖維，使用此一方式所得之人工真皮中所包含之該聚左乳酸210纖維分子量約為1000至2000。

以下，係以本創作之第一實施例之實施態樣做實際應用說明：

本創作之第一實施例中，該人工真皮10係將一熔融之聚左乳酸210和一膠原蛋白220溶液作為紡絲原料後，以二組噴頭進行靜電紡絲。該熔融之聚左乳酸210在紡絲時，供料攪拌/吐出量控制在單孔0.4g/min，擠出機溫度設定≤350 ℃，用於吹出纖維之高壓氣體控制在風速120m/s、壓力=7000Pa，並進行噴灑角度與距離之控制。該膠原蛋白220溶液在紡絲時，其供料攪拌/吐出量控制在單孔0.4g/min，使用之電壓為110kV，用於吹出纖維之高壓氣體控制在風速50m/s、壓力=1000Pa。靜電紡絲產生之二種纖維係交錯相疊於一收捲裝置60上形成該人工真皮10之結構，且該收捲裝置60係以10m/min之速率，搭配吸風控制捲動收布，並配合各層所需之平均孔徑調整捲動收布速率。所製得之該人工真皮10之結構中，其該第一纖維層12之該第一平均孔徑120係小於2μm，且該第二纖維層14之該第二平均孔徑140係10 ~125 μm。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

10:人工真皮 12:第一纖維層 120:第一平均孔徑 14:第二纖維層 140:第二平均孔徑 20:具二組噴頭之靜電紡絲裝置 210:聚左乳酸 220:膠原蛋白 30:同軸靜電紡絲裝置 40:同軸纖維 410:芯部 420:鞘部 50:靜電紡絲裝置 510:聚左乳酸和膠原蛋白之混合液 60:收捲裝置 70:皮膚創傷處

第1圖：其係本創作之第一實施例之人工真皮製造裝置示意圖。 第2圖：其係本創作之第一實施例之結構示意圖。 第3圖：其係本創作之第二實施例之人工真皮製造裝置示意圖。 第4圖：其係本創作之第二實施例之纖維結構示意圖。 第5圖：其係本創作之第三實施例之人工真皮製造裝置示意圖。

10:人工真皮

12:第一纖維層

120:第一平均孔徑

14:第二纖維層

140:第二平均孔徑

70:皮膚創傷處

Claims (8)

1. 一種人工真皮之結構，其係使用一熔融之聚左乳酸和一膠原蛋白溶液共同進行靜電紡絲，其中該結構包含： 一第一纖維層，其具有一第一平均孔徑；以及 一第二纖維層，其設置於該第一纖維層之上，且具有一第二平均孔徑，其中該第一平均孔徑係小於該第二平均孔徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之人工真皮之結構，其中該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於2μm，且該第二纖維層之該第二平均孔徑係10 ~125 μm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之人工真皮之結構，其中該聚左乳酸係製備成溶液。
4. 一種人工真皮之結構，其係混合一熔融之聚左乳酸和一膠原蛋白溶液並進行同軸靜電紡絲所得之一芯鞘型複合纖維交錯相疊，其中該結構包含： 一第一纖維層，其具有一第一平均孔徑；以及 一第二纖維層，其設置於該第一纖維層之上，且具有一第二平均孔徑；其中該第一平均孔徑係小於該第二平均孔徑。
5. 如申請專利範圍第3項所述之人工真皮之結構，其中該芯鞘型複合纖維係包含一芯部係該聚左乳酸，及一鞘部係該膠原蛋白。
6. 如申請專利範圍第3項所述之人工真皮之結構，其中該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於2μm，且該第二纖維層之該第二平均孔徑係10 ~125 μm。
7. 一種人工真皮之結構，其係混合一聚左乳酸溶液和一膠原蛋白溶液並進行靜電紡絲，其中該結構包含： 一第一纖維層，其具有一第一平均孔徑；以及 一第二纖維層，其設置於該第一纖維層之上，且具有一第二平均孔徑，其中該第一平均孔徑係小於該第二平均孔徑。
8. 如申請專利範圍第1項所述之人工真皮之結構，其中該第一纖維層之該第一平均孔徑係小於2μm，且該第二纖維層之該第二平均孔徑係10 ~125 μm。

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