一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法

2023-05-25 05:02:21 1

一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法
【專利摘要】本發明涉及一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，本發明公開了一種新型生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的製備方法，採用醫用級聚丙烯切片和珍珠粉為原料，經捏合機捏合後，採用常規螺杆擠出機熔融擠出單絲細流，經水浴冷卻，凝固，拉伸和熱定型後，卷繞成型，獲得含有珍珠粉改性的聚丙烯單絲。單絲的直徑為0.07-0.20mm，纖度35-300dtex，斷裂強度為3.0-5.0cN/dtex，斷裂伸長率為15-30%，珍珠粉含量為1-5%，經MTT發測試，細胞毒性評級為0級。產品具有良好的穩定性和均勻性，各項力學性能達到普通醫用級聚丙烯單絲水平，生物相容性優於普通醫用級PP單絲。
【專利說明】一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法。
【背景技術】
[0002]隨著材料科學的不斷發展，越來越多的材料進入醫學領域作為生物醫用材料修復人體各部位的缺損，醫用補片和吊帶就是其中之一。目前純單絲編織的醫用補片與吊帶在普外科獲得重要應用。主要用於各類疝的修補，女性盆底重建和壓力性尿失禁。目前作為補片和吊帶的原料有聚丙烯類、聚酯類、聚四氟乙烯類和羥基乙酸類等等。其中目前應用最廣的是聚丙烯單絲。但是聚丙烯單絲編織的補片和吊帶在應用中存在著一些問題，它會引起較強的組織異物反應，引發一些潛在的危害，比如慢性炎症等。為了有效解決純聚丙烯單絲編制的補片和吊帶存在炎症問題，目前還沒有一種抗炎症性能突出的改性聚丙烯單絲。
[0003]現代藥理研究顯示珍珠粉含有亮氨酸、蛋氨酸、丙氨酸等18種胺基酸，文石結構的碳酸鈣，20多種微量元素及維生素B。其作用分別如下:蘇氨酸:多種酶類的構成成分；絲氨酸:增強機體免疫功能；穀氨酸:過敏性皮炎、失眠；甘氨酸:美容、促進皮膚膠原細胞再生；半胱氨酸:與免疫功能有關，結氨酸:抗衰老；甲硫氨酸:增強皮膚彈性；異亮氨酸:與毛髮的生長有關；亮氨酸:促進生長發育；牛磺酸:具有良好的鎮靜安神功效。還有研究顯示珍珠粉還可以促進人體內的膠原細胞生長，同時珍珠粉也有比較顯著的消炎作用，能夠抑制炎症細胞再生，防止傷口進一步惡化。珍珠粉外用於傷口能填充組織間隙，黏連血管組織，發揮其消炎、促進膠原細胞生長的功效，促使機體細胞再生。還有研究顯示珍珠粉能明顯地提高外周血T淋巴細胞的比值，增強外周血中性白細胞的吞噬功能及提高脾臟抗體形成細胞的比值，這表明珍珠粉具有一定的增強免疫功能的作用。
[0004]已知專利「納米珍珠粉聚丙烯超細旦纖維及其製備方法」中，其涉及的珍珠粉與聚丙烯混合過程包括:首先要先製成珍珠粉水分散液，再加入穩定劑，得到納米珍珠粉複合物，再將複合物與相容劑混合後與聚丙烯切片一起在雙螺杆擠出機造粒。其過程相當繁雜，而且加入除了珍珠粉之外的添加劑，一定程度上提高了成本。由於沒有捏合這個過程，上述方法製得的含珍珠粉聚丙烯纖維中，珍珠粉大量存在於纖維內部，在纖維表面存在相對較少，一定程度上浪費了珍珠粉。且珍珠粉與聚丙烯纖維沒有收到捏合過程中產生的壓力，珍珠粉與聚丙烯分子之間的作用力小，容易引起纖維表面珍珠粉的脫落。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種由醫用級聚丙烯粒料和珍珠粉共混製備生物相容性改善的聚丙烯單絲的方法，要求其力學性能與普通醫用級聚丙烯單絲相當，通過珍珠粉改性醫用聚丙烯單絲細胞毒性檢測證明該單絲有比普通醫用級聚丙烯單絲更好的細胞相容性。本發明採用直接捏合方式在聚丙烯中混入珍珠粉，方法簡單高效，成本較低，而且經捏合後珍珠粉大量存在於聚丙烯單絲表面，使在使用過程中珍珠粉直接作用於表面，抗菌抗炎效果更佳。[0006]本發明的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，包括下列步驟:
[0007](I)聚丙烯樹脂切片與珍珠粉的共混；
[0008]將聚丙烯樹脂切片與珍珠粉按重量比95-99:5-1經捏合機捏合製得聚丙烯樹脂與珍珠粉的共混物；捏合溫度控制在50-100°C，捏合速度控制在10-60r/min，捏合時間控制在 0.5-3h。
[0009](2)對共混物的熔融擠出製備單絲；
[0010]將上述製得的共混物加入螺杆擠出機，螺杆各段溫度控制在210_270°C，紡絲組件溫度控制在250-270°C，共混熔體通過計量泵控制擠出速度，經過噴絲孔後的熔體細流進入水浴冷卻，冷卻溫度20-40°C，隨後在熱水浴中拉伸，溫度在85-95°C，拉伸倍數3-7倍，拉伸後在熱空氣中定型，定型溫度110-140°C，然後以單根纖維為單元進行卷繞成型，卷繞速度120_140m/min ；
[0011]所製得的生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的斷裂強度為3.0-5.0cN/dtex，斷裂伸長率為15-30%，熱水收縮率在4-10%，細胞毒性評級為O級，相同條件下細胞增殖比常規聚丙烯單絲多5-20%。
[0012]作為優選的技術方案:
[0013]如上所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，所述聚丙烯樹脂切片的流動指數MFI23trc/2.16kg為8-16g/10min。熔體熔融指數大於16g/10min的樹脂流體粘度不夠高，不利於珍珠粉在聚丙烯基體中混合均勻；熔體熔體熔融指數小於8g/10min的缺點是紡絲溫度過高，會在一定程度上影響珍珠粉的生物活性。
[0014]如上所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，所述珍珠粉的粒徑控制在100-1000nm。珍珠粉粒徑過大，混合熔體在通過濾網的過程中珍珠粉顆粒可能被濾網攔截，一方面得不到珍珠粉改性的醫用聚丙烯單絲，另一方面可能會導致紡絲機內部壓力過大，損壞機器。珍珠粉粒徑太小的粒徑因表面能太高導致分散更加困難，況且過小的商品在市場上難以購買。
[0015]如上所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，所述生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的直徑為0.07-0.20mm，相當於纖度為35-300dtex。
[0016]如上所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，所述經捏合機捏合是指將特定比例的醫用聚丙烯和珍珠粉放入乾淨的捏合機中，以一定的轉速攪拌混合料，利用珍珠粉與聚丙烯粒料表面之間相互作用力使珍珠粉均勻包覆在聚丙烯粒料表面。
[0017]本發明的有益效果是:
[0018]本發明中製備的珍珠粉改性醫用聚丙烯單絲首次將珍珠粉添加到醫用聚丙烯單絲中，且珍珠粉在醫用聚丙烯單絲表面分布均勻。此外，該類聚丙烯在添加珍珠粉之後，沒有影響醫用聚丙烯單絲的力學性能，細胞毒性評級為O級，單位時間內細胞增殖率優於普通聚丙烯單絲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是共混單絲紡絲流程圖
[0020]圖2是珍珠粉在共混單絲表面分布情況
[0021]圖3是改性聚丙烯單絲浸提液L929細胞形態[0022]其中1.熔融紡絲機2.機頭3.冷卻水槽4.第一牽伸輥5.熱拉伸水槽6.第二牽伸輥
[0023]7.空氣熱定型箱體8.卷繞裝置【具體實施方式】
[0024]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
[0025]實施例1
[0026]以熔體流動指數(MFI)23trc/2.16kg為8g/10min的醫用級聚丙烯粒料為原料。每次將2kg的聚丙烯粒料與30g的珍珠粉(粒徑IOOnm)放入捏合機中進行捏合。經捏合後的混合粒料(珍珠粉含量約1.48%)直接加入融入紡絲機I中進行紡絲。圖1是共混單絲紡絲流程圖，由熔融紡絲機1、機頭2、冷卻水槽3、第一牽伸輥4、熱拉伸水槽5、第二牽伸輥6、空氣熱定型箱體7、卷繞裝置8.八大部分組成，在紡絲過程中，原料經熔融紡絲機I後，經過噴絲板進入冷卻水槽3，拉伸定型卷繞後製得所需珍珠粉改性聚丙烯單絲。
[0027]捏合條件
[0028]捏合溫度:50°C
[0029]捏合速度:60r/min
[0030]捏合時間:0.5h
[0031]紡絲條件
[0032]螺杆1-5 區溫度:210/230/250/250/265/270 O
[0033]紡絲組件溫度:270°C
[0034]噴絲板孔徑:3mm
[0035]冷卻水槽3溫度:40 V
[0036]熱拉伸水槽5溫度85°C
[0037]拉伸倍數:3倍
[0038]空氣熱定型箱體7溫度:110°C
[0039]卷繞裝置8速度:140m/min
[0040]該珍珠粉改性醫用聚丙烯單絲性能測試結果如下:纖度為70dtex，斷裂強度為
5.0cN/dtex,斷裂伸長率為23.7%。
[0041]珍珠粉在單絲中的分布:珍珠粉在該聚丙烯表面分布均勻。[圖2]
[0042]按文獻MTT法評價醫用高分子材料的細胞毒性對得到的聚丙烯單絲的細胞毒性進行評價，該改性聚丙烯單絲的細胞生長情況測試如圖3所示，在該珍珠粉單絲存在的情況下，L-929細胞生長形態良好，L-929 (小鼠成纖維細胞)培養1，4，7天相對於不含珍珠粉聚丙烯單絲相對增殖率為108%，109%, 108%。
[0043]實施例2
[0044]將2千克熔融指數為12g/10min醫用級聚丙烯粒料分別於80的珍珠粉(400nm)經捏合機製得共混粒料，捏合條件[0045]捏合溫度:80°C
[0046]捏合速度:30r/min
[0047]捏合時間:2h
[0048]紡絲條件
[0049]螺杆1-5 區溫度:210/230/240/250/255/260 °C
[0050]紡絲組件溫度:260°C
[0051]噴絲板孔徑:3mm
[0052]冷卻水槽3溫度:30 °C
[0053]熱拉伸水槽5溫度90°C
[0054]拉伸倍數:7倍
[0055]空氣熱定型箱體7溫度:140°C
[0056]卷繞裝置8速度:130m/min
[0057]紡成珍珠粉含量為4%的改性聚丙烯單絲。
[0058]各項性能測試顯示，該改性醫用聚丙烯單絲纖度為200dteX，單絲的斷裂強度為
4.5cN/dtex,斷裂伸長率27%.[0059]MTT法細胞毒性測試結果顯示，該珍珠粉改性醫用聚丙烯單絲更利於細胞的生長，生物活性很好，細胞毒性評級為O級，生物活性也有一定程度的提高，更加利於L-929(小鼠成纖維細胞和PIEC (豬內皮細胞)的生長。
[0060]按本發明製備的珍珠粉改性聚丙烯單絲適用於生產醫用補片和吊帶。
[0061]實施例3
[0062]將3批2千克熔融指數為16g/10min醫用級聚丙烯粒料分別於20g，60g，IOOg的珍珠粉(IOOOnm)經捏合機製得共混粒料，捏合條件
[0063]捏合溫度:100 °C
[0064]捏合速度:10r/min
[0065]捏合時間:3h
[0066]紡絲條件
[0067]螺杆1-5 區溫度:210/230/240/240/245/250 °C
[0068]紡絲組件溫度:250°C
[0069]噴絲板孔徑:3mm
[0070]冷卻水槽3溫度:20°C
[0071]熱拉伸水槽5溫度95°C
[0072]拉伸倍數:7倍
[0073]空氣熱定型箱體7溫度:140°C
[0074]卷繞裝置8速度:120m/min
[0075]紡成三種規格的珍珠粉改性聚丙烯單絲(約1%，3%，5%)。
[0076]各項性能測試見表1，表I中顯示，三種改性醫用聚丙烯單絲纖度一樣，隨著珍珠粉含量的增加，單絲的斷裂強度和斷裂伸長率沒有明顯的變化，分別在4.0-4.3cN/dtex和15-30%範圍內。
[0077]MTT法細胞毒性測試[表2-5]結果顯示，珍珠粉改性後的醫用聚丙烯單絲更利於細胞的生長，生物活性很好，細胞毒性評級為O級，且在一定範圍內，隨著珍珠粉含量的提高，生物活性也有一定程度的提高，更加利於L-929 (小鼠成纖維細胞和PIEC (豬內皮細胞)的生長。按本發明製備的珍珠粉改性聚丙烯單絲適用於生產醫用補片和吊帶。
[0078]表1珍珠粉共混PP單絲力學性能
[0079]
【權利要求】
1.一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，其特徵是包括下列步驟: (1)聚丙烯樹脂切片與珍珠粉的共混； 將聚丙烯樹脂切片與珍珠粉按重量比95-99:5-1經捏合機捏合，製得聚丙烯樹脂與珍珠粉的共混物；捏合溫度控制在50-100°C，捏合速度控制在10-60r/min，捏合時間控制在0.5-3h ； (2)對共混物的熔融擠出製備單絲； 將上述製得的共混物加入螺杆擠出機，螺杆各段溫度控制在210-270°C，共混熔體通過計量泵控制擠出速度在10r/min-30r/min，經過噴絲孔後的熔體細流進入水浴冷卻，紡絲組件溫度控制在250-270°C，冷卻溫度20-40°C，隨後在熱水浴中拉伸，溫度在85-95°C，拉伸倍數3-7倍，拉伸後在熱空氣中定型，定型溫度110-140°C，然後以單根纖維為單元進行卷繞成型，卷繞速度120-140m/min ;所製得的生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的斷裂強度為3.0-5.0cN/dtex,斷裂伸長率為15_30%，細胞毒性評級為O級。
2.根據權利要求1所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，其特徵在於，所述聚丙烯樹脂切片的流動指數MFI23crc/2.16kg為8-16g/10min。
3.根據權利要求1所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，其特徵在於，所述珍珠粉的粒徑控制在100-1000nm。
4.根據權利要求1所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，其特徵在於，所述生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的直徑為0.07-0.20mm。
5.根據權利要求1所述的一種製備生物相容性改善的醫用聚丙烯單絲的方法，其特徵在於，所述經捏合機捏合是指將特定比例的醫用聚丙烯和珍珠粉放入乾淨的捏合機中，以一定的轉速攪拌混合料，利用珍珠粉與聚丙烯粒料表面之間相互作用力使珍珠粉均勻包覆在聚丙烯粒料表面。
【文檔編號】D01D5/098GK103628167SQ201310566933
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】李光, 宋唯立, 金俊弘, 戴家木, 楊勝林, 江建明 申請人:東華大學