一種利用電子束調控可吸收縫合線性能的方法

2023-04-23 07:53:51

一種利用電子束調控可吸收縫合線性能的方法
【專利摘要】本發明提供了一種通過電子束射線輻照改性可吸收縫合線的技術方案，不但能夠實現精確控制縫合線降解吸收速度，同時將調控工藝與滅菌消毒同步進行，簡化了生產工藝，成本低廉，方便快捷，不對性能產生負面影響。本發明的特徵在於，在製備可吸收縫合線的熔融過程中，往100份可降解高分子材料中，加入0.5～5質量份交聯劑、0.5～10質量份抗輻射劑，然後進行「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序，經電子束射線在5KGy～150KGy的劑量下進行照射，最後完成外包裝獲得成品。所製備的可吸收性縫合線力學性能優異，生物相容性好，吸收速度快，能極大加快傷口癒合速度提高治療效果。
【專利說明】—種利用電子束調控可吸收縫合線性能的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於醫療器械領域，具體涉及可吸收手術縫合線的製備方法。
【背景技術】
[0002]醫用可吸收縫合線又稱生物可降解性縫合線，通常指在植入皮下60天內失去其大部分張力強度的縫線，並且在I?6個月內逐漸通過降解成為機體可吸收的物質。可吸收縫合線避免了體內因長期存在外來異物而產生炎症反應及其他一些不良影響，同時也避免了二次手術，在臨床上具有了越來越廣泛的用途。可吸收縫合線具有4個基本要求:降解吸收性可預測；可忽略的毒性，對機體組織有適應性，不致因異物反應而發生炎症；在體內一定時間內保持適宜的強度、易打結，具有良好的柔軟性；耐消毒，易滅菌處理，價廉易得。
[0003]常用的製作可吸收縫合線的高分子材料為乙交酯-丙交酯共聚物、己內酯-乙交酯共聚物、聚對二氧雜環己酮等，通過「熔融-紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝-滅菌消毒-外包裝」的生產工藝獲得成品。這其中，為了根據不同的治療情況調控不同的降解吸收速率，實現臨床應用上的可吸收預測性，研究者們探索了大量的方法進行嘗試。這主要是從聚合物分子結構控制和後處理工藝兩方面進行控制。美國專利US20130225538使用了兩種不同分子量和結晶速率的聚合物共混，發現比單一的聚合物具有更快的降解速率；美國專利US7968656通過改變聚合物中乙交酯鏈段的比例控制降解速度；美國專利US3797499將縫合線置於熱水浴中處理一段時間，使其「預降解」，這樣在臨床使用時就將獲得更快的降解速度。這些方法各有優劣，如US7968656改變聚合物的分子鏈結構增大了樹脂合成難度；US20130225538將兩種聚合物共混可能會出現相分離導致縫線性能變化；US3797499將縫合線置於熱水浴中則很難控制工藝和精確調控降解速度。
[0004]鑑於這些問題，具有方便快捷、通過精準控制劑量從而控制降解速度、同時能夠與消毒滅菌工藝同步進行、簡化生產工序優點的輻照處理技術，在研究和應用中受到了越來越廣泛的關注。輻照工藝主要使用Y射線或Electron-Beam電子束射線，目前主要被應用於縫合線的消毒滅菌工藝，如美國專利US5989498、US8585965、US8585965等均提供了使用輻照滅菌消毒縫合線的具體技術方案。但已公開的、專門通過輻照調控可吸收縫合線降解速度的技術方案卻非常少，並且存在較大缺陷。美國專利US5889075合成了一種乙交酯-三亞甲基環碳酸酯-二氧雜環己烷酮的嵌段共聚物，製成縫合線後通過Y射線照射，能夠提高降解速度，對性能不產生負面影響，但這種方法需要合成結構特殊的雙官能團封端的嵌段共聚物，製備難度大。美國專利US5485496將縫合線置於液氮環境中，然後使用Y射線進行照射，增大了降解速度，避免了在常溫環境中照射引起的性能大幅降低，但使用液氮將大大增加成本且照射工藝處理困難。美國專利US20020197296為了解決縫合線在輻照條件下對性能產生的負面影響，在樹脂中加入交聯劑三聚氰酸三烯丙基酯，然後通過Y射線或電子束輻照，這樣處理過的縫合線力學性能優異，但降解和吸收速率均變慢，且交聯劑的人體安全並不能完全證明無毒。並且，在輻照方式中，Y射線由於劑量難以精準控制，存在輻射洩露危險，逐漸被更清潔高效的電子束射線代替。[0005]因此，通過提供一種方便快捷、控制精準、成本低廉、對人體安全無排異反應的降解調控方式，是可吸收縫合線獲得更廣闊應用的強大推動力。

【發明內容】

[0006]本發明提供了一種通過電子束射線輻照改性可吸收縫合線的技術方案，不但能夠實現精確控制縫合線降解吸收速度，同時將調控工藝與滅菌消毒同步進行，簡化了生產工藝，成本低廉，方便快捷，不對性能產生負面影響。
[0007]本發明的特徵在於，在製備可吸收縫合線的熔融過程中，往100份可降解高分子材料中，加入0.5?5質量份交聯劑、0.5?10質量份抗輻射劑，然後進行「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序，經電子束射線在5KGy?150KGy的劑量下進行照射，最後完成外包裝獲得成品。
[0008]以上所述的可降解高分子材料包括:乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為95?50，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2?
2.2dl/g ;己內酯-乙交酯共聚物，其中乙交酯與己內酯的摩爾比例為80?50，在25°C以
0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2?2.2dl/g ;聚對二氧雜環己酮，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2?2.2dl/g。
[0009]以上所述的交聯劑，包括京尼平(簡稱Genipin)、2_羥基-4' _(2_羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(即光引發劑2959)、1_乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺(簡稱EDC) ;1，4-(3，4_羥基苯)-2，3 二甲基丁烷(簡稱NGDA)中的任一種，其共同特點是通過了安全無毒，可用於人體。
[0010]以上所述的抗輻射劑，包括維生素A、維生素C、維生素E、胡蘿蔔素、番茄紅素、輔酶QlO中的任一種，其共同特點是均為天然化合物，且能夠被人體快速吸收。
[0011]本發明的技術方案包括如下的步驟:
[0012]1.利用螺杆擠出機，在140°C-250°C的加熱溫度下，往100份可降解高分子材料中加入0.5?5份交聯劑、0.5?10份抗輻射劑，然後按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0013]2.內包裝工序完成後，利用電子束射線，以5KGy?150KGy的劑量進行照射，照射完成後進行外包裝獲得成品。
[0014]本發明使用交聯劑，目的在於通過與聚合物進行輻照交聯提高力學性能，以維持臨床治療必須的抗張強度和拉伸強度。使用抗輻射劑，能夠降低聚合物在輻照時的斷鏈作用，因此可減少交聯劑的使用，大幅降低聚合物輻照後形成的凝膠，避免減慢降解速度；同時由於抗輻射劑使用的均為維生素這樣的可被人體快速吸收的天然化合物，當製成的縫合線植入體內後，能夠首先被人體迅速吸收，使縫合線結構中產生薄弱區域，從而增大了降解速率。在交聯劑和抗輻射劑一定的情況下，通過調整電子束輻照劑量就能控制縫合線的交聯度以及降解速率，根據不同的手術需要製備不同的縫合線；同時，也通過控制輻照劑量來控制滅菌消毒的工序。
[0015]本發明中提到的「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」工序，是指製備本領域專業技術人員所熟知的縫合線的常規製備工藝，在本發明中僅僅作為對技術方案的補充說明，在本發明中並不加以限制。【具體實施方式】
[0016]可降解的聚合物均來自長春聖博瑪生物材料有限公司，在使用前於80°C真空烘乾4h0
[0017]交聯劑和抗福射劑均來自Sigma-Aldrich公司，直接使用。
[0018]電子束設備為日本日新電機NHVC株式會社的EBC-200-AB-TW型號。
[0019]紡絲設備為德國Foume Polymertechnik GMBH 公司的 melt spinning 型號。
[0020]實施例中所製備的縫合線均為未塗覆的單絲結構。使用孔徑為0.5mm，孔數16孔的紡絲板，卷繞速度在300米/分，拉伸6倍，80°C熱定型處理IOh製得纖維。
[0021]電子束照射過程在電子束設備的照射室內完成。在照射時通入氮氣，保證氧氣濃度為O?2000mg/L，在室溫下進行照射。
[0022]實施例1
[0023]螺杆擠出機設定一區溫度140°C、二區溫度155°C、三區溫度150°C，然後往100份乙交酯-丙交酯共聚物中加入0.5份京尼平、3份維生素A，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0024]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以5KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0025]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為95: 5，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2dl/g。
[0026]實施例2
[0027]螺杆擠出機設定一區溫度160°C、二區溫度175°C、三區溫度165°C，然後往100份乙交酯-丙交酯共聚物中加入2份2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、5份維生素C，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0028]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以25KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0029]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為90: 10，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.6dl/g。
[0030]實施例3
[0031]螺杆擠出機設定一區溫度170°C、二區溫度185°C、三區溫度175°C，然後往100份乙交酯-丙交酯共聚物中加入3份1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺、8份維生素E，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0032]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以50KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0033]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為75: 25，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.8dl/g。
[0034]實施例4
[0035]螺杆擠出機設定一區溫度180°C、二區溫度195°C、三區溫度190°C，然後往100份乙交酯-丙交酯共聚物中加入5份I，4- (3，4-羥基苯)-2，3 二甲基丁烷、10份胡蘿蔔素，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。[0036]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以75KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0037]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為65: 35，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.6dl/g。
[0038]實施例5
[0039]螺杆擠出機設定一區溫度200°C、二區溫度215°C、三區溫度210°C，然後往100份乙交酯-丙交酯共聚物中加入2份京尼平、8份番茄紅素，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0040]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以IOOKGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0041]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為50: 50，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為2.2dl/g。
[0042]實施例6
[0043]螺杆擠出機設定一區溫度215°C、二區溫度230°C、三區溫度220°C，然後往100份乙交酯-己內酯共聚物中加入3份京尼平、8份輔酶Q10，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0044]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以15KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0045]使用的乙交酯-己內酯共聚物，其中乙交酯與己內酯的摩爾比例為80: 20，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.6dl/g。
[0046]實施例7
[0047]螺杆擠出機設定一區溫度170°C、二區溫度190°C、三區溫度180°C，然後往100份乙交酯-己內酯共聚物中加入5份2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、6份輔酶Q10，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0048]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以50KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0049]使用的乙交酯-己內酯共聚物，其中乙交酯與己內酯的摩爾比例為65: 35，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2dl/g。
[0050]實施例8
[0051]螺杆擠出機設定一區溫度220°C、二區溫度235°C、三區溫度230°C，然後往100份乙交酯-己內酯共聚物中加入I份1，4- 二(3，4-羥基苯)-2，3 二甲基丁烷、3份維生素C，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0052]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以150KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0053]使用的乙交酯-己內酯共聚物，其中乙交酯與己內酯的摩爾比例為50: 50，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為2.2dl/g。
[0054]實施例9
[0055]螺杆擠出機設定一區溫度190°C、二區溫度210°C、三區溫度200°C，然後往100份聚對二氧雜環己酮中加入5份京尼平、10份維生素E，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0056]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以50KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0057]使用的聚對二氧雜環己酮共聚物，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2dl/g。
[0058]實施例10
[0059]螺杆擠出機設定一區溫度220°C、二區溫度235°C、三區溫度230°C，然後往100份聚對二氧雜環己酮中加入3份1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺、5份維生素C，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0060]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以SOKGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0061]使用的聚對二氧雜環己酮共聚物，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.8dl/g。
[0062]實施例11
[0063]螺杆擠出機設定一區溫度230°C、二區溫度250°C、三區溫度240°C，然後往100份聚對二氧雜環己酮中加入2.5份2-羥基-4' -(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、4份輔酶Q10，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0064]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以150KGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0065]使用的聚對二氧雜環己酮共聚物，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為2.2dl/g。
[0066]對比例I
[0067]螺杆擠出機設定一區溫度200°C、二區溫度215°C、三區溫度210°C，然後將100份乙交酯-丙交酯共聚物熔融後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0068]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以IOOKGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0069]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為50: 50，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為2.2dl/g。
[0070]對比例2
[0071]螺杆擠出機設定一區溫度200°C、二區溫度215°C、三區溫度210°C，然後往100份乙交酯-丙交酯共聚物中加入2份京尼平，熔融共混後，按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序製備縫合線。
[0072]內包裝工序完成後，將縫合線半成品送入電子束設備的照射室，以IOOKGy的劑量進行照射，完成後進行外包裝獲得成品。
[0073]使用的乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為50: 50，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為2.2dl/g。
[0074]應用例
[0075]將實施例1?11、對比例I?2製備的可吸收縫合線分別測試抗張強度、斷裂伸長率。然後37.5°C浸泡於PBS磷酸鹽緩衝液中，測試不同時間的降解程度。結果見表1.[0076]表1.[0077]
【權利要求】
1.一種利用電子束調控可吸收縫合線的方法，特徵在於:在製備可吸收縫合線的熔融過程中,往100份可降解高分子材料中，加入0.5?5質量份交聯劑、0.5?10質量份抗輻射齊U，然後進行「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝」的工序，經電子束射線在5KGy?150KGy的劑量下進行照射，最後完成外包裝獲得成品。所製備的可吸收性縫合線力學性能優異，生物相容性好，吸收速度快，能極大加快傷口癒合速度提高治療效果。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於包括如下下述的步驟: 第一步:利用螺杆擠出機，在140°C _250°C的加熱溫度下，往100份可降解高分子材料中加入0.5?5份交聯劑、0.5?10份抗輻射劑，然後按照「紡絲-編織-塗覆-壓針-內包裝，」的工序製備縫合線。 第二步:內包裝工序完成後，利用電子束射線，以5KGy?150KGy的劑量進行照射，照射完成後進行外包裝獲得成品。
3.根據權利要求2所述的可降解高分子材料，其特徵在於所述的可降解高分子材包括:乙交酯-丙交酯共聚物，其中乙交酯與丙交酯的摩爾比例為95?50，在25°C以0.1g/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2?2.2dl/g ;己內酯-乙交酯共聚物，其中乙交酯與己內酯的摩爾比例為80?50，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2?2.2dl/g ;聚對二氧雜環己酮，在25°C以0.lg/dl的濃度在六氟異丙醇中測量特性黏度為1.2-2.2dl/g。
4.根據權利要求2所述的交聯劑，其特徵在於所述的交聯劑包括:京尼平(簡稱Genipin)、2_羥基-4' _(2_羥乙氧基)_2_甲基苯丙酮(即光引發劑2959)、1_乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺(簡稱EDC) ;1，4_ 二(3，4_羥基苯)-2，3 二甲基丁烷(簡稱NGDA)中的任一種，其共同特點是通過了安全無毒，可用於人體。
5.根據權利要求2所述的抗輻射劑，其特徵在於所述的抗輻射劑包括:維生素A、維生素C、維生素E、胡蘿蔔素、番茄紅素、輔酶QlO中的任一種，其共同特點是均為天然化合物，且能夠被人體快速吸收。
6.根據權利要求2所述的利用電子束照射的方法，其特徵在於電子束照射過程是在電子束設備的照射室內完成。在照射時通入氮氣，保證氧氣濃度為O?2000mg/L，在室溫下進行照射，輻照劑量為5KGy?150KGy。
【文檔編號】D06M10/00GK103981689SQ201410206586
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優先權日:2014年5月15日
【發明者】武迪蒙, 江時喜, 唐文睿 申請人:蘇州海泰原新材料有限公司