專利名稱：靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法，屬于高分子生物醫(yī)用膜材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，醫(yī)用屏障膜最早開始應(yīng)用于牙周組織的引導(dǎo)修復(fù)再生研究中，基本原理是通過在根面與齦瓣之間放置屏障膜，阻止生長較快的牙齦上皮細(xì)胞和結(jié)締組織的根向侵入生長，選擇性保護(hù)和促進(jìn)牙周特異性細(xì)胞優(yōu)先占據(jù)根面，形成新的牙周組織附
著裝置。 除了應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域外，醫(yī)用屏障膜目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于引導(dǎo)組織再生、術(shù)后防粘連、軟組補(bǔ)片等領(lǐng)域。如皮膚、耳鼻、眼表等暴露在外的組織容易因疾病、外傷或手術(shù)等引起組織損傷，而采用醫(yī)用屏障膜將暴露的創(chuàng)面覆蓋可以在止血的同時(shí)降低傷口感染并起到促進(jìn)受損組織修復(fù)的目的?，F(xiàn)有的外科手術(shù)中，幾乎所有的手術(shù)都存在術(shù)后組織間的粘連問題，即結(jié)締組織纖維帶與相鄰的組織或器官集合在一起形成異常的結(jié)構(gòu)，它可以引起嚴(yán)重的并發(fā)癥如腸梗塞、不孕癥、術(shù)后癲癇等，而采用醫(yī)用屏障膜作為物理隔離物是一種有效的避免組織粘連的方法。大量的實(shí)驗(yàn)及臨床研究表明，理想的屏障膜應(yīng)該具有良好的生物相容性和合適的生物降解性以及適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。良好的生物相容性能夠保證屏蔽膜植入后機(jī)體不產(chǎn)生或產(chǎn)生較小的炎癥和排異反應(yīng)；合適的生物降解性可保證屏蔽膜在創(chuàng)傷愈合、組織修復(fù)再生過程中發(fā)揮其作用，而在康復(fù)后又可以完全降解，避免了二次手術(shù)；適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能可以保證屏蔽膜在手術(shù)過程中及植入后保持較好的完整性，從而發(fā)揮其屏蔽作用。因此，性能優(yōu)異的醫(yī)用屏障膜材料具有極大的臨床需求和應(yīng)用價(jià)值。目前臨床上使用的屏障膜可分為不可吸收和生物可吸收兩大類，作為醫(yī)用屏障膜，他們都具有維持特定空間、阻隔細(xì)胞和引導(dǎo)特定組織再生的功能。但不可吸收的醫(yī)用屏障膜如聚四氟乙烯膜由于本身不被組織吸收且無法與周圍組織結(jié)合，必須在植入后二次手術(shù)取出，會(huì)對(duì)已形成的新附著產(chǎn)生破壞，并增加了患者的痛苦及術(shù)后感染的可能性。生物可吸收的屏障膜按照其來源可分為天然醫(yī)用膜材料，如膠原、明膠、殼聚糖等和合成高分子醫(yī)用膜材料，如聚乳酸、聚羥基乙酸、聚己內(nèi)酯、聚乙烯醇及其共聚物等。天然醫(yī)用屏障膜具有生物相容性好，抗原性低等優(yōu)點(diǎn)，但由于其降解速度過快，濕強(qiáng)度低及來源受限等方面的原因限制了它在臨床上的廣泛應(yīng)用。合成高分子醫(yī)用屏障膜雖然在生物相容性上相對(duì)不如天然醫(yī)用膜，但其優(yōu)異的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性以及降解速率的可控性，使其在臨床上逐漸得到了更為廣泛的應(yīng)用。常用的制備屏障膜的方法主要有流涎成膜法、溶劑澆鑄/粒子浙濾法、熱致相分離法等，這些方法制備的屏障膜內(nèi)部形態(tài)不均勻且柔韌性和重復(fù)性較差，雖然其組成上具備了仿生性，但其微結(jié)構(gòu)并不具備生物體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)的特征。而靜電紡絲制備的多層纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以很好地仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而使結(jié)構(gòu)和組成均具備了較好的仿生性，因而成為近年來發(fā)展較快的一種制備屏障膜的技術(shù)。但目前見諸文獻(xiàn)和專利報(bào)道的靜電紡絲成膜技術(shù)的主要缺點(diǎn)在于其生產(chǎn)效率較低，出液速率一般為10 μ l/h l. Oml/h，制備厚度在10μπΓ _的電紡薄膜通常需要幾十個(gè)小時(shí)甚至幾天；此外普通電紡膜力學(xué)強(qiáng)度較差，電紡膜纖維之間的空隙或間距較大，用作屏障膜時(shí)的屏蔽作用較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法，該法具有紡絲效率高的優(yōu)點(diǎn)，所制備的醫(yī)用屏蔽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。本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。一種靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法，所述的醫(yī)用屏障膜是由直徑為納米至亞微米級(jí)纖維構(gòu)成的厚度為50 μ πΓ2. Omm的薄膜，其特征在于包括以下過程
(1)將粘均分子量為5萬 150萬的聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚羥基烷酸酯(PHA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)其中的一 種或一種以上的混合物，溶解于三氯甲烷、二氯甲烷、六氟異丙醇、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、1，4-二氧六環(huán)和丙酮其中的一種溶劑或一種以上的混合溶劑中，攪拌『24小時(shí)，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1°/Γ50%的電紡液；
(2)以電紡液進(jìn)行靜電紡絲成膜，靜電紡絲條件為初紡電壓為1(T15KV，續(xù)紡電壓按每消耗I毫升電紡液用量相應(yīng)增加O. 5^2. OKV進(jìn)行調(diào)節(jié)，接收距離為5 50cm，出液速率為5 25ml/h，接收器為直徑10cnT300Cm的表面附有錫紙的旋轉(zhuǎn)金屬圓盤，圓盤轉(zhuǎn)速為l(Tl000rpm,紡制完畢得到由直徑為納米至亞微米級(jí)纖維構(gòu)成的厚度為100 μ ηΓ3. Omm的無紡布形式的電紡膜；
(3)將步驟(2)所制備的無紡布形式的電紡膜在溫度15 45°C條件下恒溫真空干燥202小時(shí)，得到干燥的電紡膜；
(4)將步驟(3)所得的干燥電紡膜在體積分?jǐn)?shù)為19Γ75%的乙醇溶液中浸泡5飛O分鐘，然后用去離子水浸泡至水溶液中不含殘留溶劑為止，冷凍干燥得到凍干電紡膜；
(5)將步驟(4)所得的凍干電紡膜置于內(nèi)表面帶有花紋的兩塊平板之間，在溫度為25 45°C和壓強(qiáng)為O. 0Γ5. OMPa條件下熱壓得到厚度為50 μ πΓ2. Omm的熱壓電紡膜；
(6)將步驟(5)所得的熱壓電紡膜按照不同使用要求進(jìn)行裁制封裝，再經(jīng)Co6tl輻射滅菌后得到醫(yī)用屏障膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明解決了靜電紡絲制備電紡膜生產(chǎn)效率低下的關(guān)鍵技術(shù)問題，靜電紡絲出液速率可達(dá)到5. 0ml/tT25. Oml/h，能快速高效的制備出纖維直徑在納米至亞微米級(jí)且表面光滑，大小均一的電紡纖維(如圖1)，所得到的電紡膜表面光潔平整且厚度均一。(2)本發(fā)明所制備的屏障膜在干態(tài)和濕態(tài)下均具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，并且具有較好的柔韌性，完全可以滿足手術(shù)操作過程及植入后對(duì)其力學(xué)性能方面的要求。(3)本發(fā)明采用了熱壓過程，提高了屏蔽膜中纖維之間的堆積密度，所制備的醫(yī)用屏障膜在動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中顯示出很好地屏蔽纖維組織長入的作用(如圖2)，并且沒有明顯的炎癥反應(yīng)，屏蔽膜制備方法簡單，過程易操作，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，在組織修復(fù)和術(shù)后防粘連領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例一制備的消旋聚乳酸醫(yī)用屏蔽膜的表面掃描電鏡(SEM)照片。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一制備的消旋聚乳酸醫(yī)用屏蔽膜在大鼠體內(nèi)I周實(shí)驗(yàn)冰凍切片HE染色照片(X100)。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一制備的消旋聚乳酸醫(yī)用屏蔽膜在大鼠體內(nèi)4周實(shí)驗(yàn)冰凍切片HE染色照片。圖4為本發(fā)明實(shí)施例一制備的消旋聚乳酸醫(yī)用屏蔽膜在大鼠體內(nèi)13周實(shí)驗(yàn)冰凍切片HE染色照片(X 40)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
1、將1.411g粘均分子量為20萬的消旋聚乳酸(PDLLA)溶解于9ml三氯甲烷和ImlN, N- 二甲基甲酰胺的混合溶劑中，室溫磁力攪拌12h，得到濃度為9%(w/w)的聚乳酸電紡液，室溫靜置脫泡；
2、將經(jīng)步驟I所制備的電紡液加入儲(chǔ)液器中進(jìn)行靜電紡絲，起始電壓為15KV，接收距離為20cm，出液速率為7ml/h，接收裝置為表面附有錫紙的旋轉(zhuǎn)不銹鋼圓盤(直徑150mm)，圓盤轉(zhuǎn)速為180rpm。紡絲過程中為了保證纖維具有較好的收率，按每消耗2ml的電紡液，將電壓相應(yīng)升高3KV的規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)電壓，即當(dāng)電紡液用量為(T2ml時(shí)，電壓為15 KV ;當(dāng)電紡液用量為2 4ml時(shí)，電壓為18 KV ;當(dāng)電紡液用量為4飛ml時(shí)，電壓為21 KV ;當(dāng)電紡液用量為6 8ml時(shí)，電壓為24 KV ;當(dāng)電紡液用量為8 10ml時(shí)，電壓為27 KV，按如此調(diào)壓規(guī)律，電紡得到直徑為150mm，厚度為O. 4mm的電紡膜；
3、將步驟2得到的電紡膜置于真空干燥箱中，在溫度為30°C的條件下恒溫干燥24h后取出；
4、將干燥后的電紡膜置于濃度為25%(v/v)的乙醇溶液中浸泡30min，之后分別用去離子水浸泡三次，每次取去離子水200ml處理IOmin,最后在_35°C的低溫下預(yù)凍4h后在真空冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥；
5、將冷凍干燥后的電紡膜置于兩塊內(nèi)表面帶有斜花紋的平板間在溫度為30°C，壓強(qiáng)為
O.05MPa條件下進(jìn)行熱壓；
6、將步驟5得到的直徑為150mm，厚度為O.3mm的屏障膜剪裁成25mmX 20mm大小，密封包裝，然后用Co6tl輻射滅菌后即可得到消旋聚乳酸醫(yī)用屏障膜。對(duì)本實(shí)施例得到的聚乳酸醫(yī)用屏障膜，參照GB/T 16886. 5-2003并選擇ADA和ISO均推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)凍存庫中的標(biāo)準(zhǔn)Hela細(xì)胞系對(duì)聚乳酸醫(yī)用屏障膜的浸提液進(jìn)行了體外細(xì)胞毒性檢測實(shí)驗(yàn)。首先通過接種濃度梯度板的預(yù)實(shí)驗(yàn)確定吸光度值(OD)與細(xì)胞增殖線性關(guān)系最好的接種濃度，結(jié)果表明當(dāng)接種濃度為每孔200(T4000Hela細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞增殖良好并且接種3天后細(xì)胞未見明顯接觸抑制。
然后分別制備100%、50%、10%和5%四種不同濃度的浸提液，以檢測細(xì)胞毒性是否與聚乳酸醫(yī)用屏障膜溶出物有關(guān)，即溶出物濃度與細(xì)胞毒性的劑量依賴關(guān)系。同時(shí)設(shè)置了陰性對(duì)照組(細(xì)胞維持液+細(xì)胞組)，陽性對(duì)照組(O. 64%苯酚溶液+細(xì)胞組)和空白對(duì)照組(即調(diào)零組)，每組均有6個(gè)復(fù)孔作為平行對(duì)照。將各組孔板置于恒溫37°C及5%C02濃度的孵箱內(nèi)培養(yǎng)2天后取出，加入MTT處理后于倒置顯微鏡下觀察，結(jié)果顯示不同濃度浸提液組的孔內(nèi)細(xì)胞形態(tài)未呈現(xiàn)較明顯的差異，之后用酶標(biāo)儀測定每孔的吸光度值(OD)，如下表I。表I 加樣2天后各組OD值檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法，所述的醫(yī)用屏障膜是由直徑為納米至亞微米級(jí)纖維構(gòu)成的厚度為50μπΓ2. Omm的薄膜，其特征在于包括以下過程 (1)將粘均分子量為5萬 150萬的聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸羥基乙酸共聚物、聚己內(nèi)酯、聚羥基烷酸酯和聚丁二酸丁二醇酯其中的一種或一種以上的混合物，溶解于三氯甲烷、二氯甲烷、六氟異丙醇、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、1，4-二氧六環(huán)和丙酮其中的一種溶劑或一種以上的混合溶劑中，攪拌8 24小時(shí)，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19Γ50%的電紡液； (2)以電紡液進(jìn)行靜電紡絲成膜，靜電紡絲條件為初紡電壓為1(T15KV，續(xù)紡電壓按每消耗I毫升電紡液用量相應(yīng)增加O. 5^2. OKV進(jìn)行調(diào)節(jié)，接收距離為5飛0cm，出液速率為5 25ml/h，接收器為直徑10cnT300Cm的表面附有錫紙的旋轉(zhuǎn)金屬圓盤，圓盤轉(zhuǎn)速為l(Tl000rpm,紡制完畢得到由直徑為納米至亞微米級(jí)纖維構(gòu)成的厚度為100 μ ηΓ3. Omm的 無紡布形式的電紡膜； (3)將步驟(2)所制備的無紡布形式的電紡膜在溫度15 45°C條件下恒溫真空干燥202小時(shí)，得到干燥的電紡膜； (4)將步驟(3)所得的干燥電紡膜在體積分?jǐn)?shù)為19Γ75%的乙醇溶液中浸泡5飛O分鐘，然后用去離子水浸泡至水溶液中不含殘留溶劑為止，冷凍干燥得到凍干電紡膜； (5)將步驟(4)所得的凍干電紡膜置于內(nèi)表面帶有花紋的兩塊平板之間，在溫度為25 45°C和壓強(qiáng)為O. I飛MPa條件下熱壓得到厚度為50 μ πΓ2. Omm的熱壓電紡膜； (6)將步驟(5)所得的熱壓電紡膜按照不同使用要求進(jìn)行裁制封裝，再經(jīng)Co6tl輻射滅菌后得到醫(yī)用屏障膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜電紡絲制備醫(yī)用屏障膜的方法。該方法以脂肪族聚酯材料為原料，運(yùn)用靜電紡絲制備厚度為50μm~2.0mm的電紡膜，再經(jīng)真空干燥、溶劑脫除、冷凍干燥及在溫度為25~45℃和壓強(qiáng)為0.01~5.0MPa條件下熱壓，最后經(jīng)Co60輻射滅菌得到醫(yī)用屏障膜。本發(fā)明具有紡絲效率高的優(yōu)點(diǎn)，靜電紡絲出液速率可達(dá)到5.0ml/h~25.0ml/h，屏障膜制備過程簡單易操作，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，所制得的屏障膜具有良好的生物相容性和生物可降解性，并且具有優(yōu)良的力學(xué)性能和屏蔽性能，是一種理想的生物醫(yī)用屏障膜材料。
文檔編號(hào)D04H1/435GK102965849SQ20121047728
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者姚芳蓮, 張二帥 申請人:天津大學(xué)