專利名稱：多用途外科生物補片材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬生物醫(yī)學材料，具體涉及一種可在多種外科手術中用于修補缺損組織或器官 的生物補片材料。
背景技術：
隨著外科醫(yī)學的發(fā)展，多種外科手術中經(jīng)常需要使用修補材料。如小兒先天性心臟病 中室間隔缺損和房間隔缺損的修補，心包的修補，血管的修補，疝氣的無張力修補，胸膜 和腹膜缺損的修補，硬腦膜缺損的修補和膀胱的修補等。自身材料是最理想的，但體內(nèi)能 提供的材料非常有限。而目前使用的人工合成高分子材料如滌綸、碳纖維、聚乙烯、聚丙 烯、聚四氟乙烯等，雖近期效果較讓人滿意，但普遍存在缺乏生長、塑形潛能，吻合口內(nèi) 膜增生、鈣化和血栓形成，潛在感染可能等問題，限制了它們在臨床的應用。
近年來，人們發(fā)現(xiàn)由靜電紡絲制得的纖維直徑可達到納米級。這一獨特優(yōu)勢使靜電紡 絲的研究熱點轉(zhuǎn)移到功能材料的開發(fā)上，電紡納米纖維為外科補片的制備提供了一個全新 的研究方向，電紡納米纖維支架在一定程度上已經(jīng)能夠模仿天然胞外基質(zhì)的結構。目前應 用于電紡材料的髙分子化合物可分為天然高分子和合成高分子。天然髙分子有膠原蛋白、 絲素蛋白和彈性蛋白等。膠原蛋白和彈力蛋白具有出色的生物相容性和生物活性，但其機 械強度難以滿足細胞培養(yǎng)的需要。絲素蛋白的強度、韌性和彈性都得到普遍認同，其主要 限制因素是來源較少。合成高分子有聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、聚環(huán)氧乙烷(PE0)、 聚己內(nèi)酯(PCL)和聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)等，它們具有強度髙，機械性能好，易于電 紡和加工成型等優(yōu)點，但其生物相容性相對較差。
因此，目前所使用的以單一天然髙分子或合成高分子為原料制成的電紡纖維片，在應 用于外科修補手術時，仍不能同時滿足生物力學強度和生物相容性的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有生物補片材料存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好生物力學性能和生物相容性的外科生物補片，且采用生產(chǎn)工藝簡單，可制成各種規(guī)格，滿足臨床多種 外科修補手術的需要。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先經(jīng)過大量生物力學測試，細胞培養(yǎng)實驗和動物皮下埋植 實驗，篩選出了幾種適合作為外科補片材料的天然高分子和合成髙分子材料。通過結合各 自優(yōu)勢天然高分子材料具有良好的生物相容性，而合成高分子材料機械性能好，易于電 紡；將兩類高分子材料進行混合配比，利用靜電紡絲技術制備出一種模擬天然細胞外基質(zhì)
結構，并具備良好生物力學性能和生物相容性的外科生物補片。 因此，本發(fā)明采用這樣的技術方案，即一種多用途外科生物補片材料的制備，其特征
是采用如下方法制備
1. 由膠原蛋白或/和絲素蛋白，與聚乳酸(PLA)或/和聚已內(nèi)酯(PCL)，按質(zhì)量百分 比配制成組合物，其中，膠原蛋白為0或10 30%,絲素蛋白為0或10 30%，聚乳酸為0或 40~80%，聚已內(nèi)酯為0或10~40%;
2. 將步驟l獲得的組合物溶于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制備成 電紡絲溶液；
3. 將步驟2制備成的電紡絲溶液裝入電紡裝置的給藥針管內(nèi)進行靜電紡絲，制成孔隙 率為85-90%左右的片狀材料
4. 將步驟3獲得的補片材料干燥后反復浸漬于0.1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能 殘留的溶劑六氟異丙醇(HFIP)。
所述膠原蛋白和絲素蛋白篩選自天然高分子材料，經(jīng)國家食品藥品監(jiān)督管理局認證無 免疫原性。
所述聚乳酸(PLA)和聚已內(nèi)酯(PCL)篩選自合成髙分子。
所述的溶劑六氟異丙醇(HFIP)易與水和許多有機試劑互溶，可通過浸漬法去除。 本發(fā)明的有益效果是成功的解決了目前外科生物補片力學性能和生物相容性較差的 難題。與現(xiàn)有補片材料相比具有以下特點
1.本發(fā)明的電紡原料結合了天然高分子和合成高分子的各自優(yōu)勢，可通過調(diào)節(jié)原料的 組成比例來控制材料的降解和吸收速率，制成的補片材料具有突出的生物力學特性和良好 的生物相容性。膠原是細胞外基質(zhì)的主要成分，并可在生理條件下自組裝形成凝膠，同時 膠原的三維空間結構具有一定的強度。用于構建生物補片的膠原蛋白，在保持膠原蛋白三 螺旋結構的同時去除了其抗原短肽，在人體內(nèi)無免疫原性。絲素蛋白是一種源于蠶絲的天然高分子蛋白質(zhì)，由十八種氨基酸組成，與人體組織的氨基酸構成相近，具有良好的生物 相容性和降解性，在一定條件下有優(yōu)異的機械性能。所使用的合成高分子材料不僅具備突 出的生物力學性能還具備優(yōu)良的生物相容性和降解性。所使用的溶劑六氟異丙醇(HFIP) 易與水和許多有機試劑互溶，可通過浸漬法去除。
2.利用以上原料制得的補片無毒性，不對機體產(chǎn)生危害，可被大規(guī)?；a(chǎn)，可設計 成各種規(guī)格，并在生物力學性能、功能適應性、生物相容性、理化性能、生物降解性和造 價等方面優(yōu)于現(xiàn)有補片材料。
具體實施例方式
本發(fā)明的上述技術方案可以通過以下非限定性的實施例進一步說明。 實施例l:
1. 按質(zhì)量百分比將膠原蛋白10%、絲素蛋白10%、聚乳酸(PLA) 70%、聚已內(nèi)酯(PCL) 10%,混合溶于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量體積比為5%濃度 的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85_90%，厚度為 0. 8-1.2ram的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例2:
1. 按質(zhì)量百分比將膠原蛋白30%、絲素蛋白10%和聚乳酸(PLA) 60%混合溶于六氟異 丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%，厚度為 0. 8-1. 2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例3:
1.按質(zhì)量百分比將膠原蛋白20%、絲素蛋白30%和聚已內(nèi)酯(PCL) 50%,混合溶于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%，厚度為 0. 8-1. 2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例4:
1. 按質(zhì)量百分比將膠原蛋白20%、聚乳酸(PLA) 50%、聚已內(nèi)酯(PCL) 30%,混合溶 于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%，厚度為 0. 8-1. 2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例5:
1. 按質(zhì)量百分比將絲素蛋白30%、聚乳酸(PLA) 60%、聚已內(nèi)酯(PCL) 10%，混合溶 于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%，厚度為 0. 8-1.2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例6:
1. 按質(zhì)量百分比將膠原蛋白20%、聚乳酸(PLA) 80%混合溶于六氟異丙醇(HFIP)中， 微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%,厚度為 0. 8-1. 2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。實施例7:
1. 按質(zhì)量百分比將膠原蛋白40%、聚已內(nèi)酯(PCL) 60%混合溶于六氟異丙醇(HFIP) 中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%,厚度為 0. 8-1.2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例8:
1. 按質(zhì)量百分比將膠原蛋白占40%、聚已內(nèi)酯(PCL)609&混合溶于六氟異丙醇(HFIP) 中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%，厚度為 0. 8-1. 2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于O. 1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶 劑六氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
實施例9:
1. 按質(zhì)量百分比將絲素蛋白占30%、聚乳酸(PLA) 70%混合溶于六氟異丙醇(HFIP) 中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量比為5%濃度的電紡液；
2. 將配制成的電紡液裝于電紡絲裝置的給藥針管內(nèi)制成孔隙率為85-90%,厚度為 0. 8-1. 2mm的片狀材料；
3. 將上述片狀材料干燥后反復浸漬于磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除可能殘留的溶劑六 氟異丙醇(HFIP)即得本發(fā)明的外科補片材料。
在上述9個實施例的步驟2中，靜電紡絲過程中的給藥針管管口的電勢為30KV，管口與 收集器之間的距離為10cm，給藥的推進速度為3ml/h。所述靜電絲的直徑可以達到納米級， 通過對給藥針管位移的控制，即可在收集器上獲得孔隙率髙、纖維精細程度高、比表面積 大、均一性好的補片材料。
實施例10:
71. 將以上實施例中制成的外科補片材料用于室間隔缺損動物模型的修補手術(犬8
只)；
2. 術后15天、1、 3、 6個月分別處死動物，進行大體解剖、光鏡及電鏡觀察；
3. 結果8只犬均存活至觀察終點，超聲心動圖隨訪無殘余分流，生長發(fā)育無異常， 無嚴重并發(fā)癥發(fā)生，1-6個月的大體解剖可見室間隔修補材料表面被厚度不等的半透明、 光滑的新生組織所覆蓋，材料與室間隔組織結合緊密，光鏡及掃描電鏡檢査證實為內(nèi)皮細 胞、纖維組織。各重要臟器無血栓栓塞及其它異常表現(xiàn)，
權利要求
1. 一種多用途外科生物補片材料，其特征是采用如下方法制備(1)、由膠原蛋白或/和絲素蛋白，與聚乳酸或/和聚己內(nèi)酯，按質(zhì)量百分比配制成組合物，其中，膠原蛋白為0或10～40％，絲素蛋白為0或10～40％，聚乳酸為0或40～80％，聚己內(nèi)酯為0或10～60％；(2)、將步驟(1)獲得的組合物溶于六氟異丙醇中，微熱攪拌至完全溶解，制成質(zhì)量體積比為5％濃度的電紡液；(3)、將步驟(2)制備成的電紡絲溶液裝入電紡裝置的給藥針管內(nèi)進行靜電紡絲，制成孔隙率為85-90％，厚度為0.8-1.2mm的片狀材料；(4)、將步驟(3)獲得的補片材料干燥后反復浸漬于0.1M磷酸鹽緩沖液(PBS)中去除殘留的溶劑六氟異丙醇。
2、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將膠原蛋白10%、絲素蛋白10%、聚乳酸70%、聚巳內(nèi)酯10%配制成組合物。
3、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將膠原蛋白30%、絲素蛋白10%、聚乳酸60%配制成組合物。
4、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將膠原蛋白20%、絲素蛋白30%、聚已內(nèi)酯50%配制成組合物。
5、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將膠原蛋白20%、聚乳酸50%、聚已內(nèi)酯30%配制成組合物。
6、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將絲素蛋白30%、聚乳酸60%、聚已內(nèi)酯10%配制成組合物。
7、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將膠原蛋白20%、聚乳酸80%配制成組合物。
8、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將膠原蛋白占40%、聚已內(nèi)酯60%配制成組合物。
9、 根據(jù)權利要求l所述的多用途外科生物補片材料，其特征是在步驟(1)中，按質(zhì)量 百分比將絲素蛋白30%、聚乳酸70%配制成組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可在多種外科手術中用于修補缺損組織或器官的生物補片材料。其特征是由膠原蛋白或/和絲素蛋白，與聚乳酸或/和聚己內(nèi)酯，按質(zhì)量百分比配制成組合物，利用靜電紡絲技術制備。本發(fā)明獲得的生物補片材料具有良好的生物力學性能和生物相容性，制備簡便，成本低，可制成任意規(guī)格，在體內(nèi)可重塑、可降解，可用于多種外科修補手術。
文檔編號A61L31/12GK101507843SQ200910103418
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權日2009年3月20日
發(fā)明者應大君, 波 蔣, 海 陸, 陳衛(wèi)軍 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學