專利名稱：生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種適用于植入生物體內(nèi)的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法，可將其用作人造血管而進(jìn)行替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)。
背景技術(shù)：
生物體內(nèi)的環(huán)境對(duì)植入材料的要求十分苛刻，除要求植入材料不引發(fā)體內(nèi)免疫反應(yīng)、無(wú)生理毒性外，還需要盡可能長(zhǎng)期地保持與體內(nèi)系統(tǒng)相匹配的力學(xué)性能。最常見(jiàn)的植入材料之一便是人造血管，其用于治療心血管方面的疾病，如動(dòng)脈硬化。動(dòng)脈硬化是一種由于粥樣斑塊在血管壁處堆積而引發(fā)動(dòng)脈變硬以及血流量減少，導(dǎo)致的動(dòng)脈管壁慢性炎癥反應(yīng)。通常，體內(nèi)病變的血管需要進(jìn)行外科手術(shù)修復(fù)，或通過(guò)支架植入術(shù)，或通過(guò)人造血管或原生血管的替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)。然而，上述各解決方案仍存在著不足:外科手術(shù)修復(fù)病變血管雖然治療比較徹底，但創(chuàng)傷大、風(fēng)險(xiǎn)大；進(jìn)行支架植入術(shù)的患者有一定幾率在六個(gè)月后發(fā)生支架術(shù)后再狹窄，粗血管的幾率約為20%，細(xì)血管的幾率可達(dá)33% ;原生血管的替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)，隨著使用時(shí)間的推移，血管的通暢率大為降低，如十年間移植的血管通暢率僅為50% ;而采用現(xiàn)有材料制成的人造血管進(jìn)行替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)，其血管移植通暢率比原生血管的移植通暢率更為降低?，F(xiàn)有的植入生物體的移植材料，尤其是血管移植材料的主要問(wèn)題之一便是植入材料和生物體內(nèi)原生組織之間的力學(xué)性能不匹配。生物體內(nèi)原生組織、如原生血管的本質(zhì)上是彈性的，其在血流壓力下會(huì)發(fā)生膨脹，由于血液流速和壓力的變化，以及幾何學(xué)上的不一致，植入的血管片段與原生血管彈性上的不匹配會(huì)造成血流紊亂。如圖1A所示，血管包含有一個(gè)較軟的人造血管植入片段，該人造血管植入片段在血流壓力下發(fā)生比原生血管更大程度的膨脹，導(dǎo)致流過(guò)該人造血管植入片段的血液紊亂，易引發(fā)血管瘤。相反地，如圖1B所示，血管包含有一個(gè)較硬的人造血管植入片段，較硬的人造血管植入片段在血流壓力下發(fā)生的膨脹較原生血管小，也會(huì)導(dǎo)致流過(guò)該人造血管植入片段的血液紊亂，從而可能導(dǎo)致再生狹窄等問(wèn)題。此外，植入血管和原生血管組織間力學(xué)性能上的不匹配而導(dǎo)致的血流紊亂，在一定程度上影響血管移植術(shù)后的血管通暢率，使血管通暢率降低。因此，一種不僅與機(jī)體內(nèi)生物相容的、不引發(fā)體免疫反應(yīng)和無(wú)生理毒性的，且能高度模仿原生組織力學(xué)性能的植入材料成為必須。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種適用于植入生物體內(nèi)的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法，以將其用作人造血管，從而進(jìn)行替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn): 一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，由纖維復(fù)合材料制成，所述纖維復(fù)合材料包括彈性納米纖維和非彈性納米纖維；所述彈性納米纖維是由彈性聚合物制成的納米纖維，所述彈性聚合物包括下述的一種或多種組合:聚氨酯、有機(jī)硅化合物、異丁橡膠、乙丙橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯、丙烯腈-丁 二烯共聚物、苯乙烯-丁 二烯共聚物、聚氯乙烯、聚異丁烯、聚環(huán)氧氯丙烷、聚異戊二烯、聚氯乙烯-聚丁二烯橡膠、聚亞安酯、聚偏二氟乙烯、氟化物-氯氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟乙烯共聚物、氟丙烯酰酯；所述非彈性納米纖維是由非彈性聚合物制成的納米纖維，所述非彈性聚合物包括下述的一種或多種組合:海藻酸鹽、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己內(nèi)酰胺、聚己內(nèi)酯、聚乙交酯-丙交酯。
優(yōu)選地，本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈當(dāng)中，所述聚乳酸包括左旋聚乳酸或外消旋聚乳酸；在所述纖維復(fù)合材料中，所述彈性納米纖維和非彈性納米纖維的含量比在1: 10 10:1之間。更優(yōu)選地，本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈當(dāng)中，所述纖維復(fù)合材料還包括生物活性材料。
本發(fā)明還提供了上述生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，包括如下步驟: ⑴靜電紡絲液的配制，分別將所述彈性聚合物和非彈性聚合物溶解在溶劑中形成彈性聚合物溶液和非彈性聚合物溶液、或是加熱制成熔融彈性聚合物和熔融非彈性聚合物、或是通過(guò)溶膠凝膠法制成溶膠-凝膠彈性聚合物和溶膠-凝膠非彈性聚合物； (2)彈性納米纖維的靜電紡絲，先將步驟⑴中制得的彈性聚合物溶液、熔融彈性聚合物或溶膠-凝膠彈性聚合物加入注射器中，在所述注射器的針尖電壓為5 kV 30 kV和泵供速率為0.001 ml/min 0.050 ml/min的條件下進(jìn)行靜電紡絲,將得到的彈性納米纖維成型在靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域內(nèi)，形成彈性納米纖維層； (3)彈性納米纖維的拉伸，將步驟(2)制得的彈性納米纖維層拉伸，使所述彈性納米纖維處于拉伸狀態(tài)； ⑷非彈性納米纖維的靜電紡絲，將步驟⑴中制得的非彈性聚合物溶液、熔融非彈性聚合物或溶膠-凝膠非彈性聚合物加入注射器中，在所述注射器的針尖電壓為5 kV 30 kV和泵供速率為0.001 ml/min 0.050 ml/min的條件下進(jìn)行靜電紡絲，將得到的非彈性納米纖維成型在所述步驟⑶制得拉伸狀態(tài)的彈性納米纖維層表面、形成非彈性納米纖維層，或是將所述非彈性納米纖維成型于所述彈性納米纖維層中的彈性納米纖維之間、形成彈性納米纖維-非彈性納米纖維混合層； (5)彈性納米纖維的復(fù)位，將步驟⑶拉伸狀態(tài)的彈性納米纖維層復(fù)位至步驟(2)的原始狀態(tài)，使經(jīng)過(guò)步驟⑷覆在其表面的非彈性納米纖維層、或位于彈性納米纖維層彈性納米纖維之間的非彈性納米纖維形成收縮的波狀起伏狀態(tài)，制得生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈。
本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，進(jìn)一步地，步驟⑴中所述溶劑包括下述的一種或多種混合:乙酸、乙腈、甲酚、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷、甲醇、二甲基甲酰胺或六氟異丙醇。
本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法,進(jìn)一步地,步驟⑵制得的彈性納米纖維層上的彈性納米纖維與步驟⑷制得的非彈性納米纖維相互對(duì)齊排列。
本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，進(jìn)一步地，步驟⑵成型的所述彈性納米纖維層為一層或多層，步驟⑶成型的所述非彈性納米纖維層為一層或多層。
本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，進(jìn)一步地，所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是由兩塊導(dǎo)電擋板之間或兩塊收集面板之間形成的空氣間隙。本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，進(jìn)一步地，所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是由兩塊可移動(dòng)式的導(dǎo)電擋板之間或兩塊可移動(dòng)式的收集面板之間形成的空氣間隙。本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，進(jìn)一步地，所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是筒內(nèi)直徑可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)卷筒的筒外周表面區(qū)域。本發(fā)明還包括一種人造血管，其通過(guò)上述的任意一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈制得。本發(fā)明應(yīng)用實(shí)施之后，其顯著的技術(shù)效果主要體現(xiàn)在:
一、本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈可以高度模擬原生血管組織力學(xué)性能，可應(yīng)用于人造血管來(lái)進(jìn)行替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)。二、本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，操作簡(jiǎn)單，可方便的通過(guò)在纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備過(guò)程中改變彈性纖維和非彈性纖維的比率、或調(diào)節(jié)彈性納米纖維的拉伸程度，來(lái)制備所需力學(xué)性能的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，使其高度模擬不同原生組織的力學(xué)特性。三、通過(guò)本發(fā)明多樣化收集區(qū)域的設(shè)置，可滿足不同厚度、不同力學(xué)性能和不同形狀纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈制備的需求。


圖1A是現(xiàn)有技術(shù)中植入組織移植材料過(guò)軟的血液流向示意 圖1B是現(xiàn)有技術(shù)中植入組織移植材料過(guò)硬的血液流向示意 圖2表示的是原生血管組織、彈性蛋白-胰蛋白酶消化和膠原蛋白甲酸消化的應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意 圖3是本發(fā)明用于制備生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的靜電紡絲系統(tǒng)示意 圖4A是本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維成型示意 圖4B是本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維成型后拉伸狀態(tài)示意 圖4C是本發(fā)明實(shí)施例非彈性納米纖維成型示意 圖4D是本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維拉伸后回復(fù)狀態(tài)示意 圖5A是本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維和非彈性納米纖維都被完全伸展?fàn)顟B(tài)示意 圖5B是本發(fā)明實(shí)施例非彈性納米纖維隨著彈性納米纖維壓縮過(guò)程某一狀態(tài)示意圖；圖5C是本發(fā)明實(shí)施例非彈性納米纖維隨著彈性納米纖維壓縮過(guò)程另一狀態(tài)示意圖；圖6是本發(fā)明用于制備生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的靜電紡絲系統(tǒng)中收集區(qū)域結(jié)構(gòu)剖視 圖7是本發(fā)明用于制備生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的靜電紡絲系統(tǒng)中收集區(qū)域結(jié)構(gòu)示意 圖8A是本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維在旋轉(zhuǎn)卷筒上的成型示意 圖8B是本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維在旋轉(zhuǎn)卷筒上成型后拉伸狀態(tài)示意 圖8C是本發(fā)明實(shí)施例非彈性納米纖維在旋轉(zhuǎn)卷筒上的成型示意 圖8D本發(fā)明實(shí)施例彈性納米纖維在旋轉(zhuǎn)卷筒上拉伸后回復(fù)狀態(tài)示意圖； 圖9A是本發(fā)明實(shí)施例纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈掃描電鏡 圖9B是本發(fā)明實(shí)施例纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈熒光顯微鏡 圖10是本發(fā)明實(shí)施例直線型PU纖維和直線型PCL纖維、原生主動(dòng)脈組織、直線型纖維和波狀起伏型PCL纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 圖11是本發(fā)明實(shí)施例直線型I3U纖維和直線型PCL纖維、直線型I3U纖維和波狀起伏型PCL纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 圖12是本發(fā)明實(shí)施例包含不同比例彈性納米纖維與非彈性納米纖維的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 圖13是本發(fā)明實(shí)施例包含不同非彈性納米纖維壓縮率纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 圖14是本發(fā)明實(shí)施例纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈不同拉伸狀態(tài)的掃描電鏡 圖15是根據(jù)圖14不同狀態(tài)纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的數(shù)據(jù)所作的點(diǎn)線 圖16是本發(fā)明實(shí)施例生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈進(jìn)行重復(fù)拉伸的負(fù)載-時(shí)間關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，所舉的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品或方法作概括性例示，有助于更好地理解本發(fā)明，但并不會(huì)限制本發(fā)明范圍。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。本發(fā)明所揭示的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法和應(yīng)用，主要是一種適用于植入生物體內(nèi)的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈,該生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈可以高度模擬原生血管組織力學(xué)性能，可應(yīng)用于人造血管來(lái)進(jìn)行替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)，本發(fā)明同時(shí)還提供由靜電紡絲技術(shù)制備該生物體內(nèi)的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的方法。本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈可以高度模擬原生血管組織力學(xué)性能。原生血管包含大量的結(jié)締組織，其細(xì)胞外基質(zhì)蛋白主要包括彈性蛋白和膠原蛋白，原生血管組織的強(qiáng)度、彈性以及結(jié)構(gòu)完整性主要是由膠原蛋白與彈性蛋白一起支撐的。膠原蛋白是由三個(gè)伸展的蛋白質(zhì)分子鏈相互纏繞形成的三股螺旋結(jié)構(gòu)，這些膠原蛋白分子于細(xì)胞外空間發(fā)生交聯(lián)并形成膠原蛋白原纖，該膠原蛋白原纖有著優(yōu)異的抗張強(qiáng)度，但彈性很低。而彈性蛋白多肽鏈交聯(lián)在一起時(shí)形成橡膠狀的彈性纖維。與膠原蛋白不同，當(dāng)該彈性纖維發(fā)生拉伸時(shí)可伸展成一個(gè)較長(zhǎng)的構(gòu)象，而一旦外作用力消失，該彈性纖維自發(fā)的卷曲恢復(fù)原狀。請(qǐng)參閱圖2，它不僅體現(xiàn)了原生血管組織的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，同時(shí)也顯示了彈性蛋白和膠原蛋白各自對(duì)該原生組織整條應(yīng)力-應(yīng)變曲線的貢獻(xiàn)。通過(guò)與原生血管組織對(duì)照組曲線比較可知，當(dāng)彈性蛋白被胰蛋白酶消化后，血管組織抵抗變形的能力增大，但是彈性減小，而當(dāng)膠原蛋白被甲酸消化后，血管組織抵抗變形的能力減小，但是彈性變得更好。由此可以看出，兩種蛋白各自支配了血管組織整條應(yīng)力-應(yīng)變曲線的兩個(gè)不同區(qū)域，如要得到正常情況下的該組織的力學(xué)特性，彈性蛋白和膠原蛋白所體現(xiàn)的性能缺一不可。本發(fā)明所揭示的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，由纖維復(fù)合材料制成，所述纖維復(fù)合材料主要是由彈性納米纖維和非彈性納米纖維組成，兩種納米纖維分別良好的模擬了原生血管中彈性蛋白和膠原蛋白所形成纖維的力學(xué)性能，從而使本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈可以高度模擬原生血管組織的顯微結(jié)構(gòu)，并有著較好的順應(yīng)性。在此，納米纖維的彈性界定是相對(duì)的，當(dāng)某種納米纖維是本發(fā)明所述彈性納米纖維硬度的10 100倍時(shí)，即可將其稱之為非彈性納米纖維。
具體地，本發(fā)明所使用的彈性納米纖維是由彈性聚合物制成的納米纖維，所述彈性聚合物包括但不限于下述的一種或多種組合:聚氨酯、有機(jī)硅化合物、異丁橡膠、乙丙橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯乙烯、聚異丁烯、聚環(huán)氧氯丙烷、聚異戊二烯、聚氯乙烯-聚丁二烯橡膠、聚亞安酯、聚偏二氟乙烯、氟化物-氯氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟乙烯共聚物、聚氟丙烯酰酯。
本發(fā)明具體地，所使用的非彈性納米纖維是由非彈性聚合物制成的納米纖維，所述非彈性聚合物包括任意適合于生物應(yīng)用的非彈性的均聚物、嵌段共聚物、無(wú)規(guī)共聚物、聚合物混合物等，具體包括但不限于下述的一種或多種組合:海藻酸鹽、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己內(nèi)酰胺、聚己內(nèi)酯、聚乙交酯-丙交酯。所述聚乳酸包括左旋聚乳酸或外消旋聚乳酸。
本發(fā)明具體實(shí)施地，所述彈性納米纖維和非彈性納米纖維的含量比在1: 10 10: I之間。
制成本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的纖維復(fù)合材料除了包括彈性納米纖維和非彈性納米纖維，還包括生物活性材料。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，所述生物活性材料可包括但不限于一種或多種下述物質(zhì):藥類、生長(zhǎng)因子、營(yíng)養(yǎng)素、細(xì)胞、蛋白質(zhì)等。當(dāng)然，除了上述生物活性材料,還可包括其它的添加材料。將上述生物活性材料或添加材料加入纖維復(fù)合材料中制成本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，可以獲得不同性能的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈。例如，添加材料改善增加纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈在韌性、模量、顏色等物理特性上的性能。當(dāng)添加材料是本發(fā)明所述的生物活性材料時(shí)，該生物活性材料可被釋放至纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈植入的周圍區(qū)域，并隨著體內(nèi)血液流動(dòng)輸送到目標(biāo)病灶位點(diǎn)。生物活性材料的輸送是沿著濃度梯度方向?qū)w維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的淋洗，或者是通過(guò)選擇性地使纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈內(nèi)的纖維降解來(lái)促進(jìn)生物活性材料的輸送。
本發(fā)明同時(shí)還提供由靜電紡絲技術(shù)制備該生物體內(nèi)的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的方法。靜電紡絲就是高分子流體靜電霧化的特殊形式，此時(shí)霧化分裂出的物質(zhì)不是微小液滴，而是聚合物微小射流，該聚合物微小射流可以運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng)的距離，留下帶電的聚合物并固化成纖維沉積至收集區(qū)域。基于上述原理，下面具體闡述本發(fā)明所揭示的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法: (I)電紡絲液的配置 分別將所述彈性聚合物和非彈性聚合物溶解在溶劑中形成彈性聚合物溶液和非彈性聚合物溶液、或是加熱制成熔融彈性聚合物和熔融非彈性聚合物、或是通過(guò)溶膠凝膠法制成溶膠-凝膠彈性聚合物和溶膠-凝膠非彈性聚合物。所述彈性聚合物溶液的彈性聚合物的質(zhì)量百分比，是在該彈性聚合物的可靜電紡濃度范圍之內(nèi)的優(yōu)選值，具體數(shù)值取決于該彈性聚合物的成分、溶劑種類、環(huán)境濕度、靜電紡絲電壓、泵供流量等因素。比如:該彈性聚合物溶液的彈性聚合物的質(zhì)量百分比可能是10 wt%。同理，所述非彈性聚合物溶液的非彈性聚合物的質(zhì)量百分比也是這樣決定的，如:該非彈性聚合物溶液的非彈性聚合物的質(zhì)量百分比可能是21 wt%。所述溶劑包括但不限于下述的一種或多種混合:乙酸、乙腈、甲酚、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷、甲醇、二甲基甲酰胺或六氟異丙醇。(2)彈性納米纖維的靜電紡絲
先將步驟⑴中制得的彈性聚合物溶液、熔融彈性聚合物或溶膠-凝膠彈性聚合物加入注射器中，在所述注射器的針尖電壓為5 kV 30 kV和泵供速率為0.001 ml/min 0.050ml/min,優(yōu)選為0.015 ml/min 0.020 ml/min的條件下進(jìn)行靜電紡絲,將得到的彈性納米纖維成型在靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域內(nèi)，形成彈性納米纖維層，所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是由兩塊導(dǎo)電擋板之間或兩塊收集面板之間形成的空氣間隙、或所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是筒內(nèi)直徑可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)卷筒的筒外周表面區(qū)域。所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域還可是由兩塊可移動(dòng)式的導(dǎo)電擋板之間或兩塊可移動(dòng)式的收集面板之間形成的空氣間隙。如圖3所示的實(shí)施過(guò)程中，收集區(qū)域是由兩塊導(dǎo)電擋板3之間形成的空氣間隙。該導(dǎo)電擋板產(chǎn)生的電場(chǎng)可使沉積的纖維橫穿收集區(qū)域的空氣間隙形成定向?qū)R排列。具體實(shí)施過(guò)程中，將步驟⑴中制得的彈性聚合物溶液、熔融彈性聚合物或溶膠-凝膠裝入靜電紡絲的毛細(xì)管或針頭中，通過(guò)常規(guī)的靜電紡絲方法，將上述彈性聚合物溶液、熔融彈性聚合物或溶膠-凝膠拉伸形成“泰勒錐”結(jié)構(gòu)，當(dāng)其經(jīng)過(guò)空氣到達(dá)接收的收集區(qū)域時(shí)，部分溶劑揮發(fā)或熔融聚合物冷凝，留下帶電的聚合物纖維。圖3中收集區(qū)域是由兩塊導(dǎo)電擋板3之間形成的空氣間隙，因此帶電的聚合物纖維可以大致定向?qū)R排列在收集區(qū)域上，即位于兩塊導(dǎo)電擋板3之間，纖維的兩端都和各自的導(dǎo)電擋板粘結(jié)在一起。如本領(lǐng)域所周知的，上述所述導(dǎo)電擋板3可是任意導(dǎo)電材料制成，兩塊導(dǎo)電擋板可以相同也可以不同，包括但不限于鋁、銅、帶有表面導(dǎo)電材料的薄片結(jié)構(gòu)等，所述導(dǎo)電擋板3也可由收集面板等替換。兩塊平行的導(dǎo)電擋板間距大致為2mm IOcm,也可以增大到20cm、50cm或更寬,其最大間距一般與纖維直徑，以及其他成型參數(shù)有關(guān)，如聚合物分子量、針尖電壓大小等有關(guān)。(3)彈性納米纖維的拉伸
將步驟⑵制得的彈性納米纖維層拉伸，使所述彈性納米纖維處于拉伸狀態(tài)。當(dāng)所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是由兩塊導(dǎo)電擋板之間或兩塊收集面板之間形成的空氣間隙、或所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域還可是由兩塊可移動(dòng)式的導(dǎo)電擋板之間或兩塊可移動(dòng)式的收集面板之間形成的空氣間隙時(shí)，只需通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電板或收集面板之間的間距即可將彈性納米纖維層拉伸；當(dāng)所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是筒內(nèi)直徑可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)卷筒的筒外周表面區(qū)域時(shí)，通過(guò)擴(kuò)大筒內(nèi)直徑來(lái)使彈性納米纖維層拉伸。(4)非彈性納米纖維的靜電紡絲
將步驟⑴中制得的非彈性聚合物溶液、熔融非彈性聚合物或溶膠-凝膠非彈性聚合物加入注射器中，在所述注射器的針尖電壓為5 kV 30 kV和泵供速率為0.001 ml/min
0.050 ml/min,優(yōu)選為0.015 ml/min 0.020 ml/min的條件下進(jìn)行靜電紡絲，
將得到的非彈性納米纖維成型在所述步驟⑶制得拉伸狀態(tài)的彈性納米纖維層表面、形成非彈性納米纖維層，或是將所述非彈性納米纖維成型于所述彈性納米纖維層中的彈性納米纖維之間、形成彈性納米纖維-非彈性納米纖維混合層。
所述步驟⑶和所述步驟⑷的具體實(shí)施過(guò)程請(qǐng)參閱4A、4B和4C。如圖4A所示，已經(jīng)在兩塊導(dǎo)電擋板3之間成型好的納米纖維對(duì)齊排列的彈性納米纖維層，此時(shí)導(dǎo)電擋板3之間的距離為W，如圖4B所示，增加兩塊導(dǎo)電擋板3之間的距離至W+D，使彈性纖維在拉伸應(yīng)力下保持W+D的長(zhǎng)度，然后通過(guò)步驟⑷所述方法將非彈性纖維覆蓋到彈性納米纖維層的上方單獨(dú)形成非彈性納米纖維層、或是將非彈性納米纖維與彈性納米纖維互混排列形成彈性納米纖維和非彈性納米纖維的混合層，如圖4C所示此時(shí)非彈性纖維長(zhǎng)度為W+D。
或是參閱圖8A、圖8B、圖8C和圖8D，本發(fā)明所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是筒內(nèi)直徑可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)卷筒的筒外周表面區(qū)域。具體地，該旋轉(zhuǎn)卷筒是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)卷筒。當(dāng)卷筒保持初始直徑時(shí)，如圖8A所示，彈性纖維在卷筒表面形成彈性纖維層。之后如圖8B所示，卷筒的直徑增大，彈性纖維層的纖維被拉伸，再如圖SC所示，再在已拉伸的彈性纖維之上形成一層非彈性纖維，最后如圖8D所示，使旋轉(zhuǎn)卷筒回復(fù)到初始直徑狀態(tài)，彈性纖維層就松弛回到原始長(zhǎng)度，其上方的非彈性纖維呈現(xiàn)波狀起伏的形貌。當(dāng)然，如前所述，可根據(jù)需要在旋轉(zhuǎn)卷筒表面形成多層彈性纖維層或非彈性纖維層。與平面收集區(qū)域形成纖維層的工藝相比，旋轉(zhuǎn)卷筒成型工藝可以提供具有各向同性力學(xué)特性的一層或多層纖維復(fù)合材料。
(5)彈性納米纖維的復(fù)位 將步驟⑶拉伸狀態(tài)的彈性納米纖維層復(fù)位至步驟⑵的原始狀態(tài)，使經(jīng)過(guò)步驟⑷覆在其表面的非彈性納米纖維層、或位于彈性納米纖維層彈性納米纖維之間的非彈性納米纖維變成收縮的波狀起伏狀態(tài)，制得生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈。如圖4D所示通過(guò)兩塊導(dǎo)電擋板重新歸位回到原來(lái)的寬度W，兩種纖維都得到放松，彈性纖維在張力松弛后就會(huì)回到最初的長(zhǎng)度，而非彈性纖維則會(huì)被壓縮得到的波狀起伏的狀態(tài)。請(qǐng)參閱圖5A、5B和5C，在非彈性纖維成型到彈性纖維氈上之前，彈性纖維被拉伸的距離會(huì)影響纖維復(fù)合材料的總伸展能力。如圖5A，彈性纖維和非彈性纖維都被完全伸展，該復(fù)合纖維網(wǎng)實(shí)質(zhì)上已不可能再得到額外的伸展。圖5B中，纖維氈上的非彈性纖維沿軸向長(zhǎng)度方向只展示了較少的波狀起伏狀態(tài)，纖維復(fù)合材料最終的伸展能力僅僅取決于非彈性纖維完全伸展開(kāi)的長(zhǎng)度。圖5C中的纖維復(fù)合材料就展示了更多的波狀起伏，纖維沿著自身長(zhǎng)度方向上的曲率更大。因此，圖5C中的纖維復(fù)合材料將比圖5B中展現(xiàn)出更強(qiáng)的伸展能力。
本發(fā)明具體地，步驟⑵制得的彈性納米纖維層上的彈性納米纖維與步驟⑷制得的非彈性納米纖維相互對(duì)齊排列。但這種相互排列不是精確的相互平行排列，即相鄰納米纖維之方向線在±20°的范圍內(nèi)保持大致相互平行。當(dāng)然，所述彈性納米纖維和非彈性納米纖維的排列不僅僅限于上述形式。根據(jù)需要，步驟⑵成型的所述彈性納米纖維層可為一層或多層，步驟⑶成型的所述非彈性納米纖維層為一層或多層。如在多數(shù)的彈性纖維成型后，當(dāng)已成型的彈性纖維繃在收集隔間內(nèi)部時(shí)，收集面板的間距W有一個(gè)增量D，使得已成型的彈性纖維得到拉伸。當(dāng)彈性纖維以這個(gè)拉伸取向固定時(shí)，非彈性纖維開(kāi)始成型并同上述彈性纖維一樣移動(dòng)到收集隔間內(nèi)。所述彈性納米纖維層和所述非彈性納米纖維層可以形成多層來(lái)達(dá)到任意想要的厚度。
本發(fā)明所述彈性聚合物或非彈性聚合物可制成不同類型的納米纖維，以滿足高度模擬不同彈性組織特性的合成材料的需要。如可通過(guò)調(diào)整纖維復(fù)合材料成分的化學(xué)性質(zhì)、彈性成分與非彈性成分的相對(duì)用量、纖維復(fù)合材料成分的總體取向度等來(lái)滿足符合某個(gè)特定目標(biāo)原生組織所需力學(xué)性能上的要求，該力學(xué)性能主要參考下述項(xiàng):抗張強(qiáng)度、彈性模量、各向異性特質(zhì)等。本發(fā)明方法在實(shí)施過(guò)程中，在彈性納米纖維層基礎(chǔ)上成型的非彈性納米纖維層成型時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生兩種類型的纖維互相糾纏，或互相粘連排列的現(xiàn)象。若在非彈性纖維成型之前彈性纖維已經(jīng)完全干燥，那么在非彈性纖維成型之后兩種不同類型的纖維間就不會(huì)發(fā)生物理粘連。由于本發(fā)明采用由兩塊可移動(dòng)式的導(dǎo)電擋板之間或兩塊可移動(dòng)式的收集面板之間形成的空氣間隙作為收集區(qū)域來(lái)完成纖維的成型，避免了上述彈性纖維和非彈性纖維相互糾纏或粘連現(xiàn)象的出現(xiàn)。請(qǐng)參閱圖6，作為收集區(qū)域來(lái)完成纖維成型的靜電紡絲可移動(dòng)式的收集面板4包括設(shè)置在其上的連續(xù)軌道，并沿著箭頭指示的方向運(yùn)動(dòng)，將纖維逐漸從沉積區(qū)域移到收集隔間內(nèi)，所述收集面板4也可由導(dǎo)電擋板替換。因此，在第二根單纖維將要沉積到之前一根單纖維上面之前，之前這根單纖維就已經(jīng)從沉積區(qū)域向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入收集隔間，因而兩根纖維間會(huì)留有一定的空隙，使纖維能夠凝固或者干燥，最終成型的纖維復(fù)合材料上單根纖維不會(huì)相互粘結(jié)。另外，由于纖維成型時(shí)在收集區(qū)域不斷移動(dòng)，可以避免收集區(qū)域上的電荷積聚。所收集得到的彈性納米纖維層和非彈性納米纖維層、或其彈性納米纖維和非彈性納米纖維混合層根據(jù)需要沉積不同厚度。且纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈內(nèi)部相對(duì)較大的開(kāi)放空間和孔隙率，單根纖維間幾乎沒(méi)有粘結(jié)作用。本發(fā)明所述收集區(qū)域可是一個(gè)或多個(gè)，以達(dá)到從多個(gè)方向移動(dòng)單纖維的目的，如第一個(gè)收集區(qū)域使纖維沿著垂直方向移動(dòng)，第二個(gè)收集區(qū)域可使纖維沿著豎直方向移動(dòng)。當(dāng)然，如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，納米纖維在收集區(qū)域上的成型方式是多樣的。如圖6所示的Z軸走向，或如圖7所示，當(dāng)納米纖維沉積至收集面板4之間的沉積區(qū)域之后，已成型的纖維可以從沉積區(qū)域移走，但仍可以停留在纖維成型時(shí)的平面，其運(yùn)動(dòng)可以沿著如圖7的箭頭所示的垂直于靜電紡絲針頭5所定義的方向。在該箭頭所示方向上成型所需數(shù)量的彈性纖維后，兩塊收集面板的間距可以如上文所提到的那樣被增大，然后多數(shù)的非彈性纖維可以在加寬的間距上成型。如需形成多層的纖維復(fù)合材料，只需重復(fù)工藝即可。當(dāng)然，納米纖維從收集區(qū)域的移動(dòng)也不局限于在單個(gè)平面，收集區(qū)域可旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到調(diào)節(jié)纖維網(wǎng)在整個(gè)深幅和/或?qū)挿秶鷥?nèi)的相對(duì)齊整度的目的。例如，可以形成第一層的彈性纖維層和第二層的非彈性纖維層，纖維沿著軸向方向大致整齊排列，而在形成第一個(gè)兩層之后，收集區(qū)域開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，使后續(xù)纖維層與已收集得到的纖維層有著不一樣的軸向取向。制成本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的纖維復(fù)合材料還包括生物活性材料或添加材料。該類生物活性材料或添加材料可以通過(guò)本領(lǐng)域所熟知的成型技術(shù)包含到納米纖維當(dāng)中。如:生物活性材料或添加材料可以在納米纖維層成型之后再被包含到纖維與纖維之間的微孔中，也可以在納米纖維層成型之前添加至制備纖維的聚合物材料當(dāng)中，還可以在已成型的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈上形成一個(gè)獨(dú)立的層，或是在纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈成型之后再通過(guò)擴(kuò)散的方式添加到其中。本發(fā)明還揭示了生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)用，可將本發(fā)明生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈制作成想要的形狀和尺寸，通過(guò)縫合或者生物粘附等方式植入體內(nèi)或局部移植如體內(nèi)，如縫合到已存在的血管組織上、用于移植到皮膚或任何其它對(duì)彈性特性要求較高的組織上等等，如一種人造血管，其通過(guò)本發(fā)明任意一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈制得。
實(shí)施例1
將聚氨酯(PU)按12 wt%的比例溶解在六氟異丙醇中，將聚己內(nèi)酯(PCL)按25 wt%的比例溶解在3:1的二氯甲烷/ 二甲基甲酰胺混合溶劑中。為了直觀地區(qū)分兩種不同材料的纖維，將熒光羰花青染料加入到所述聚氨酯溶液，將綠色熒光染料加入到聚己內(nèi)酯溶液，上述兩種染料濃度都是0.03 mg/ml。首先將含有熒光羰花青染料的聚氨酯溶液加入到23號(hào)計(jì)量針頭的注射器中，在0.015 ml/min 0.020 ml/min的速率下泵供，對(duì)針尖施加8 kV的電壓來(lái)開(kāi)始靜電紡絲，用圖6所示的收集區(qū)域上收集納米纖維層，然后將該納米纖維層拉伸，再將含有綠色熒光染料的聚己內(nèi)酯溶液加入到23號(hào)計(jì)量針頭的注射器中，在0.015 ml/min 0.020 m l/min的速率下泵供，同樣對(duì)針尖施加8 kV的電壓來(lái)開(kāi)始靜電紡絲，收集PCL納米纖維層收集在被拉伸的I3U纖維層的上方，最后將含有PU納米纖維層和PCL納米纖維層的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈松弛回到I3U納米纖維層未被拉伸前的狀態(tài)，使PCL納米纖維層形成與原生血管中膠原蛋白排列相類的波狀起伏，從而使本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈可以高度模擬原生血管組織的顯微結(jié)構(gòu)，并有著較好的順應(yīng)性。
在一次的成型過(guò)程中，通過(guò)機(jī)架收集了 4層整齊排列的I3U納米纖維層和3層整齊排列的PCL納米纖維層，即彈性納米纖維與非彈性納米纖維的比率為4: 3。其中，I3U納米纖維層纖維的收集長(zhǎng)度為U，并且被拉伸至1.55XL0的長(zhǎng)度。PCL納米纖維層的纖維以1.55 X L0的長(zhǎng)度收集在拉伸過(guò)的納米纖維層上方，在松弛回到原長(zhǎng)度Ltl后，PU納米纖維層的回復(fù)力將PCL纖維拉成一種波狀起伏的狀態(tài)。如圖9A所示，根據(jù)掃描電鏡的分析可以確認(rèn)有一部分纖維是直線形的且整齊排列，而其它纖維則是波狀起伏狀態(tài)。進(jìn)一步地，如圖9B所示，在熒光顯微鏡下可以確認(rèn)纖維是直線形，而PCL纖維則是波狀起伏形。
通過(guò)對(duì)制得的本實(shí)施例纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試，得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線。如圖10所示，說(shuō)明了包含直線型PU纖維和波狀起伏型PCL纖維的本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，與在PCL纖維成型之前對(duì)纖維沒(méi)有進(jìn)行拉伸處理所形成包含直線型纖維和直線PCL纖維的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變對(duì)比。進(jìn)一步如圖11所示，在圖10所示的基礎(chǔ)上，增加了原生主動(dòng)脈組織的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可明顯看出，包含直線型PU纖維和波狀起伏型PCL纖維的本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈可以高度模擬原生主動(dòng)脈組織的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，是一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈。
實(shí)施例2
通過(guò)在纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備過(guò)程中改變彈性纖維和非彈性纖維的比率，來(lái)比較上述比率的不用對(duì)纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈力學(xué)特性的影響。
彈性納米纖維成型的彈性聚合物、與非彈性納米材料成型的非彈性聚合物、及彈性納米纖維層和非彈性納米纖維層的制備方法與實(shí)施例1相同，即所用的彈性聚合物是實(shí)施例I所述的PU、非彈性聚合物是實(shí)施例1所述的PCL。
如圖12所示，三種不同彈性纖維和非彈性纖維比率的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線不相同，從而可知彈性纖維和非彈性纖維的含量比是纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈力學(xué)性能的影響因素之一。其中: 曲線A表示彈性纖維和非彈性纖維比率為1:3; 曲線B表示彈性纖維和非彈性纖維比率為1:1; 曲線C表示彈性纖維和非彈性纖維比率為3: I。
實(shí)施例3
本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈在成型過(guò)程中由于彈性納米纖維的拉伸程度不一，造成非彈性納米纖維的壓縮率不同。通過(guò)在纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備過(guò)程中制成不同壓縮率的非彈性納米纖維層，來(lái)比較非彈性納米纖維層的壓縮率對(duì)纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈力學(xué)特性的影響。彈性納米纖維成型的彈性聚合物、非彈性納米材料成型的非彈性聚合物、及彈性納米纖維層和非彈性納米纖維層的制備方法與實(shí)施例1相同，即所用的彈性聚合物是實(shí)施例I所述的PU、非彈性聚合物是實(shí)施例1所述的PCL。設(shè)定PU納米纖維的原始長(zhǎng)度和拉伸長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)tl和L1, PCL纖維的壓縮率根據(jù)公式(L1-L0) /L1計(jì)算。如圖13所不,
曲線A是只包含了 PU納米纖維的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
曲線B是壓縮率為零的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
曲線C是壓縮率為26 %的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；
曲線D是壓縮率為36 %的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的應(yīng)力-應(yīng)變曲線.由圖可知，通過(guò)在纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備過(guò)程中制成不同壓縮率的非彈性納米纖維層，即通過(guò)在非彈性納米纖維成型過(guò)程之前調(diào)節(jié)彈性納米纖維的拉伸量，可以對(duì)所需要的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的力學(xué)特性進(jìn)行特定地設(shè)計(jì)，以達(dá)到目標(biāo)應(yīng)力-應(yīng)變特性。

實(shí)施例4
通過(guò)實(shí)施例1制得的包含有PU納米纖維和PCL納米纖維的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，用逐漸增加的載荷對(duì)其進(jìn)行拉伸。圖14所示，A、B、C、D、E、F、G、H、I分別表示該纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈在不同應(yīng)變狀態(tài)時(shí)的顯微狀態(tài)圖。同樣設(shè)定PU納米纖維的原始長(zhǎng)度和拉伸長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)jP L1，應(yīng)變值即為(L1-Ltl)/ Lci,圖15描述的是纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈處于A、B、C、D、E、F、G、
H、I不同應(yīng)變狀態(tài)下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。其中A、B、C、D、E、F、G、H、I各狀態(tài)的應(yīng)變值分別為 0、0.U0.2、0.3、0.4、0.5、0.3、0.1、0。圖16所示,該纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)租施以0.05 mm/s的加載速率將其反復(fù)從應(yīng)變量為0時(shí)拉伸至60%的最大應(yīng)變量所對(duì)應(yīng)的載荷-時(shí)間曲線。由上可知本發(fā)明纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈具有良好的力學(xué)性能。應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實(shí)施例只為解釋說(shuō)明所用，而不應(yīng)被看作是對(duì)本發(fā)明所包含內(nèi)容范圍的限制。礙于篇幅限制，僅僅詳細(xì)描述了較為典型的實(shí)施方法，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以針對(duì)未脫離其內(nèi)容主旨的創(chuàng)新點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)作相關(guān)修改，且所有這類修改都應(yīng)包含在本發(fā)明所定義的和等同意義的內(nèi)容范圍之內(nèi)。另外必須公認(rèn)的是，包含在本發(fā)明內(nèi)容范圍中的一些實(shí)施方法，可能會(huì)被認(rèn)定不具有其它一些實(shí)施方法的某種優(yōu)點(diǎn)，但這種特定優(yōu)點(diǎn)的缺乏不應(yīng)理解成該實(shí)施方法必然在本發(fā)明所包含內(nèi)容范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，由纖維復(fù)合材料制成，其特征在于: 所述纖維復(fù)合材料包括彈性納米纖維和非彈性納米纖維； 所述彈性納米纖維是由彈性聚合物制成的納米纖維，所述彈性聚合物包括下述的一種或多種組合:聚氨酯、有機(jī)硅化合物、異丁橡膠、乙丙橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯乙烯、聚異丁烯、聚環(huán)氧氯丙烷、聚異戊二烯、聚氯乙烯-聚丁二烯橡膠、聚亞安酯、聚偏二氟乙烯、氟化物-氯氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟乙烯共聚物、氟丙烯酰酯； 所述非彈性納米纖維是由非彈性聚合物制成的納米纖維，所述非彈性聚合物包括下述的一種或多種組合:海藻酸鹽、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚己內(nèi)酰胺、聚己內(nèi)酯、聚乙交酯-丙交酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，其特征在于:所述聚乳酸包括左旋聚乳酸或外消旋聚乳酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，其特征在于:在所述纖維復(fù)合材料中，所述彈性納米纖維和非彈性納米纖維的含量比在1: 10 10: I之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，其特征在于:所述纖維復(fù)合材料中還包括生物 活性材料。
5.—種如權(quán)利要求1所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于包括如下步驟: ⑴靜電紡絲液的配制 分別將所述彈性聚合物和非彈性聚合物溶解在溶劑中形成彈性聚合物溶液和非彈性聚合物溶液、或是加熱制成熔融彈性聚合物和熔融非彈性聚合物、或是通過(guò)溶膠凝膠法制成溶膠-凝膠彈性聚合物和溶膠-凝膠非彈性聚合物； ⑵彈性納米纖維的靜電紡絲 先將步驟⑴中制得的彈性聚合物溶液、熔融彈性聚合物或溶膠-凝膠彈性聚合物加入注射器中，在所述注射器的針尖電壓為5 kV 30 kV和泵供速率為0.001 ml/min 0.050ml/min的條件下進(jìn)行靜電紡絲，將得到的彈性納米纖維成型在靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域內(nèi)，形成彈性納米纖維層； ⑶彈性納米纖維的拉伸 將步驟⑵制得的彈性納米纖維層拉伸，使所述彈性納米纖維處于拉伸狀態(tài)； ⑷非彈性納米纖維的靜電紡絲 將步驟⑴中制得的非彈性聚合物溶液、熔融非彈性聚合物或溶膠-凝膠非彈性聚合物加入注射器中，在所述注射器的針尖電壓為5 kV 30 kV和泵供速率為0.001 ml/min 0.050 ml/min的條件下進(jìn)行靜電紡絲，將得到的非彈性納米纖維成型在所述步驟⑶制得拉伸狀態(tài)的彈性納米纖維層表面、形成非彈性納米纖維層，或是將所述非彈性納米纖維成型于所述彈性納米纖維層中的彈性納米纖維之間、形成彈性納米纖維-非彈性納米纖維混合層； (5)彈性納米纖維的復(fù)位 將步驟⑶拉伸狀態(tài)的彈性納米纖維層復(fù)位至步驟⑵的原始狀態(tài)，使經(jīng)過(guò)步驟⑷覆在其表面的非彈性納米纖維層、或位于彈性納米纖維層彈性納米纖維之間的非彈性納米纖維形成收縮的波狀起伏狀態(tài)，制得生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:步驟⑴中所述溶劑包括下述的一種或多種混合:乙酸、乙腈、甲酚、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷、甲醇、二甲基甲酰胺或六氟異丙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:步驟⑵制得的彈性納米纖維層上的彈性納米纖維與步驟⑷制得的非彈性納米纖維相互對(duì)齊排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:步驟⑵成型的所述彈性納米纖維層為一層或多層。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:步驟⑶成型的所述非彈性納米纖維層為一層或多層。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是由兩塊導(dǎo)電擋板之間或兩塊收集面板之間形成的空氣間隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求5 所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是由兩塊可移動(dòng)式的導(dǎo)電擋板之間或兩塊可移動(dòng)式的收集面板之間形成的空氣間隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，其特征在于:所述靜電紡絲裝置上的收集區(qū)域是筒內(nèi)直徑可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)卷筒的筒外周表面區(qū)域。
13.一種人造血管，其通過(guò)權(quán)利要求1至4所述的任意一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈制得。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈及其制備方法和應(yīng)用，所述生物相容的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，由包括彈性納米纖維和非彈性納米纖維的復(fù)合材料制成，可以高度模擬原生血管組織力學(xué)性能，應(yīng)用于人造血管、進(jìn)行替代移植術(shù)或旁路移植術(shù)。本發(fā)明采用靜電紡絲工藝進(jìn)行的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備方法，操作簡(jiǎn)單，可方便地通過(guò)在纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈的制備過(guò)程中改變彈性纖維和非彈性纖維的比率、或調(diào)節(jié)彈性納米纖維的拉伸程度，來(lái)制備所需力學(xué)性能的纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈，使其高度模擬不同原生組織的力學(xué)特性。通過(guò)本發(fā)明多樣化收集區(qū)域的設(shè)置，可滿足不同厚度、不同力學(xué)性能和不同形狀纖維復(fù)合無(wú)紡網(wǎng)氈制備的需求。
文檔編號(hào)D04H1/42GK103173931SQ20131007251
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者文學(xué)軍, 趙鵬, 李寅瑩, 劉靜 申請(qǐng)人:蘇州睿研納米醫(yī)學(xué)科技有限公司