一種具有纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜及其制備方法、使用方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，尤其涉及一種具有纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜及其制備方法、使用方法和應(yīng)用，并且該組織修復(fù)膜的纖維在毫米甚至于更大的尺度上表現(xiàn)為彎曲。
【背景技術(shù)】
[0002]生物組織工程學(xué)與再生醫(yī)學(xué)是21世紀(jì)高速發(fā)展的一種新型學(xué)科:即利用恰當(dāng)?shù)纳锊牧?，在機體器官或組織病變受損部位進行修復(fù)再生。在臨床醫(yī)療領(lǐng)域中，諸多學(xué)科應(yīng)用不同的生物醫(yī)學(xué)材料(Scaffold)作為細胞外間質(zhì)支架，藥物載體，細胞/基因攜帶載體等功能被加以應(yīng)用。細胞在支架的特定三維空間內(nèi)的生長環(huán)境內(nèi)移行、代謝、分化，代謝產(chǎn)生自身的細胞外間質(zhì)，進而形成新的與自體相同的組織結(jié)構(gòu)，其所提供的人工細胞外間質(zhì)經(jīng)降解后自然被人體代謝吸收。
[0003]通過靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維材料是近十幾年世界材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最重要的學(xué)術(shù)與技術(shù)活動之一。靜電紡絲是一種利用帶電荷的高分子溶液或熔體在靜電場中流動與變形制備納米到微米尺寸聚合物纖維的紡絲技術(shù)，相對于一般方法制備的聚合物纖維，靜電紡絲制備的纖維具有直徑小、孔隙度高、孔隙連通、比表面積大等優(yōu)點，而且其設(shè)備易組裝、操作方便。同時，靜電紡絲納米纖維支架可在形態(tài)和結(jié)構(gòu)上模擬人體天然細胞外基質(zhì)(ECM)，有利于細胞的粘附和增殖，可為組織器官的再生創(chuàng)造有利的條件。
[0004]正是由于上述的優(yōu)點，靜電紡絲纖維膜在仿生、組織工程等醫(yī)療領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。如中國專利CN102965849A中提供了一種靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法，該方法具有紡絲效率高的優(yōu)點，所制備的醫(yī)用屏障膜具有良好的生物相容性和生物可降解性，并具有優(yōu)良的力學(xué)性能和優(yōu)異的屏蔽性。另外，中國專利CN101623517A中提供了一種醫(yī)用防粘連膜及其制備方法，所述的防粘連膜包括納米支架和附著于其上的水溶膠，該防粘連膜的納米支架，也是通過靜電紡絲制備而得的。
[0005]目前已經(jīng)有不少改善電紡納米纖維力學(xué)性能的方法，如中國專利CN102634978A中提供了一種纖維蛋白膠增強聚乳酸纖維的制備方法，該方法通過靜電紡絲制備聚乳酸纖維，然后在表面涂覆纖維蛋白膠及催化劑，干燥固化，從而改善了聚乳酸纖維的拉伸強度和細胞親和性。另外，中國專利CN102140734A中提供了一種增強型雙組分納米纖維多孔膜，其制備方法是將聚合物樹脂與聚氨酯預(yù)聚體溶解在溶劑中并通過靜電紡絲得到無紡膜，再在室溫下將無紡膜中的聚氨酯預(yù)聚體中的-NCO-與空氣中水的-OH鍵發(fā)生反應(yīng)交聯(lián)，自聚合生成聚氨酯，使無紡膜中的納米纖維互相粘結(jié)組成聚合物樹脂和聚氨酯雙組分復(fù)合膜，極大地提高了纖維的機械強度。這也使靜電紡絲纖維膜在更多有機械性能要求的領(lǐng)域有更廣闊的應(yīng)用。
[0006]但是，現(xiàn)有的大部分改性方法，只著重改變纖維膜的拉伸性能，而另一力學(xué)性能一縫合強度卻往往被忽略，而纖維膜的縫合強度在生物醫(yī)用領(lǐng)域卻是非常重要的。如，疝氣補片的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，疝氣補片的縫合性能必須達到16N，這是因為疝氣補片通過縫合固定植入患者體內(nèi)，當(dāng)患者在打噴嚏等造成壓力增大時，若縫合強度過低，可能會造成補片的脫離，從而導(dǎo)致疝氣復(fù)發(fā)；另外，如皮膚移植過程中，皮膚替代物需與周圍未損傷皮膚縫合固定，在加壓包扎時，需要拉扯縫合線并固定，其亦要求皮膚替代物有良好的縫合性能。而靜電紡絲所得到的組織修復(fù)膜，其纖維是通過堆積而成，纖維與纖維之間的作用力不大，縫合線穿過之后拉扯，容易將纖維分開，因而縫合強度不高。
[0007]目前已有人采用熱壓的方式，使纖維結(jié)合緊密，雖然能夠在一定程度上提高縫合強度，但是熱壓后的纖維膜變硬，而且纖維膜的孔隙率變小，會影響其在組織修復(fù)過程中細胞的生長。因此，研發(fā)一種在不影響組織修復(fù)膜的其他性能的前提下，提高其縫合強度的方法是非常有必要的，這將使組織修復(fù)膜能夠適用于皮膚、疝氣等需要高的縫合強度的組織再生領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜及其制備方法、使用方法和應(yīng)用，特別是一種具有彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜及其制備方法、使用方法和應(yīng)用。在不改變原有組織修復(fù)膜的孔隙率、柔軟性的前提下，本發(fā)明所述的組織修復(fù)膜可大大提高其可縫性，體現(xiàn)為縫合強度的成倍增加；其次，由于纖維出現(xiàn)一定程度的彎曲，在拉伸過程中，彎曲處會順應(yīng)拉力的方向產(chǎn)生形變，因此，其斷裂伸長率及拉伸強度都會有小幅度的提高。
[0009]為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]第一方面，本發(fā)明提供了一種具有纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜，該組織修復(fù)膜含有彎曲纖維。
[0011 ] 本發(fā)明中的組織修復(fù)膜，其全部或部分纖維為彎曲纖維。
[0012]優(yōu)選地，所述彎曲纖維具有曲率大于I的彎曲部分。
[0013]本發(fā)明中所述組織修復(fù)膜的縫合強度提高了 0.5-5倍，優(yōu)選為提高1-3倍。
[0014]本發(fā)明中所述組織修復(fù)膜縫合強度的提高取決于纖維的拉伸強度和多次纏繞在縫合線上的纖維所占的比例。
[0015]本發(fā)明中所述彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜，其縫合強度可達到1.2MPa以上。
[0016]本發(fā)明所述的組織修復(fù)膜，可以通過靜電紡絲而制得。
[0017]本發(fā)明所述的組織修復(fù)膜，其纖維材料為可降解材料、不可降解材料或其組合。
[0018]第二方面，本發(fā)明還提供了所述組織修復(fù)膜的制備方法，例如可以采用靜電紡絲方法進行制備得到，但不限于該方法。
[0019]本發(fā)明所述組織修復(fù)膜優(yōu)選的制備方法，其步驟如下:
[0020](I)制備靜電紡絲溶液；
[0021](2)構(gòu)建轉(zhuǎn)盤接收器；
[0022](3)將步驟(I)制備的溶液通過靜電紡絲制備組織修復(fù)膜；
[0023](4)利用步驟(2)中的轉(zhuǎn)盤接收器牽引接收靜電紡絲過程中產(chǎn)生的纖維絲。
[0024]任選地，所述的方法包括如下步驟:
[0025](I)制備靜電紡絲溶液；
[0026](2)把噴絲針頭安裝在高速旋轉(zhuǎn)的接頭上；
[0027](3)將步驟⑴制備的溶液通過靜電紡絲制備組織修復(fù)膜。
[0028]任選地，所述的方法包括如下步驟:
[0029](I)制備靜電紡絲溶液；
[0030](2)構(gòu)建轉(zhuǎn)盤接收器，并且把噴絲針頭安裝在高速旋轉(zhuǎn)的接頭上；
[0031](3)將步驟(I)制備的溶液通過靜電紡絲制備組織修復(fù)膜；
[0032](4)利用步驟(2)中的轉(zhuǎn)盤接收器牽引接收靜電紡絲過程中產(chǎn)生的纖維絲。
[0033]本發(fā)明所述組織纖維膜的制備方法，其中所述轉(zhuǎn)盤接收器中轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)接頭的轉(zhuǎn)速為100?10000r/min ;但兩者轉(zhuǎn)速的方向和大小不能同時一致。
[0034]本發(fā)明所述組織纖維膜的制備方法，其中所述纖維絲的材料為可降解材料、不可降解材料或其組合。
[0035]第三方面，本發(fā)明還提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的組織修復(fù)膜的使用方法，該方法為:將縫合線穿過所述的組織修復(fù)膜，并使其同一根彎曲纖維的兩端位于同一側(cè)，均與縫合拉扯方向相反。
[0036]第四方面，本發(fā)明還提供了所述組織修復(fù)膜在制備組織修復(fù)用制品中的應(yīng)用。
[0037]第五方面，本發(fā)明還提供了所述組織修復(fù)膜制造的組織修復(fù)用制品。
[0038]第六方面，本發(fā)明還提供了所述組織修復(fù)膜以及組織修復(fù)用制品用于組織修復(fù)中的應(yīng)用。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0040](I)本發(fā)明的彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜，在不改變原有組織修復(fù)膜的孔隙率、柔軟性等性能的前提下，可大大提高其縫合強度，該組織修復(fù)膜的縫合強度較常規(guī)方法得到的纖維膜的縫合強度可提高0.5-5倍，可達到1.2MPa以上；
[0041](2)本發(fā)明的彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜，由于纖維出現(xiàn)一定程度的彎曲，在拉伸過程中，彎曲處會順應(yīng)拉力的方向產(chǎn)生形變；因此，其拉伸強度和斷裂伸長率會有小幅度的提尚;
[0042](3)本發(fā)明的彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜由于可以不含活細胞成分，材料來源充分，成本較低，避免了自體、異體材料以及動物源性材料來源不足的缺陷，貯存運輸簡單；
[0043](4)本發(fā)明通過靜電紡絲技術(shù)并利用轉(zhuǎn)盤接收器和/或高速旋轉(zhuǎn)接頭制得該彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜，該方法操作簡單，并能有效避免加工過程中產(chǎn)品受到污染，產(chǎn)品質(zhì)量易于控制，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)容易實現(xiàn)，產(chǎn)品可實現(xiàn)低成本、高效率的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0044]為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下:
[0045]本發(fā)明所述的組織修復(fù)膜，由于纖維長度長、且出現(xiàn)彎曲，當(dāng)縫合線穿過時，可能重復(fù)多次穿過同一根纖維，在拉扯的過程中，纖維不易斷開，而為了實現(xiàn)縫合破壞，縫合線需拉斷纖維，因而能大大提高組織修復(fù)膜的縫合強度，另外，隨著纖維彎曲程度的增大，縫合線穿過同一根纖維的次數(shù)和概率均增加，其縫合強度也增加。
[0046]本發(fā)明所述的組織修復(fù)膜具有彎曲纖維，而該彎曲纖維具有曲率大于I的彎曲部分，可以實現(xiàn)縫合時縫合線的多次穿過。
[0047]本發(fā)明中所述的彎曲是在毫米級別上的，所述彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜能保證在縫合線穿過組織修復(fù)膜時，同一根纖維多次纏繞在縫合線上；而且，優(yōu)選地，本發(fā)明中，當(dāng)縫合線穿過所述彎曲纖維結(jié)構(gòu)的組織修復(fù)膜時，該組織修復(fù)膜上的纖維的兩斷端均與縫合拉扯方向相反，有利于實現(xiàn)縫合強度的成倍增加。
[0048]與常規(guī)方法制得的纖維相比，本發(fā)明中所述組織修復(fù)膜的縫合強度提高了 0.5-5倍，例如可以是0.5倍、I倍、1.2倍、1.5倍、2倍、2.2倍、2.5倍、3倍、3.