一種人工複合疝氣補片及其製備方法與流程
2023-12-07 02:19:51
本發明屬於疝氣補片材料及其製備領域，特別涉及一種人工複合疝氣補片及其製備方法。
背景技術：
腹外疝是指腹腔內臟器通過腹股溝區的缺損向體表突出，俗稱「疝氣」。腹外疝是常見病、多發病，其發病率隨年齡的增加而增加。有學者推測，中國腹外疝每年發病人數可能超過200萬，而治癒腹外疝的唯一方法是手術。手術方法從過去的張力修補手術已經發展到現在的無張力疝修補手術和腹腔鏡下的無張力疝修補手術。傳統的疝修補術強行將組織縫合在一起，縫合處的張力較高，有一定的疼痛感而且復發率較高，術後活動能力差，生活質量明顯降低。無張力疝修補手術是20世紀90年代提出的一種疝氣修補手術，現在已經在臨床上普遍應用。因為無張力疝修補手術效果明顯比傳統手術好，在臨床上基本上已經取代了傳統手術方法。無張力疝修補手術在臨床上的普遍應用也使疝氣修補材料成為了研究的熱點，從而出現各種各樣的疝修補材料。同時，術後感染也是一項難以解決的問題，傳統的材料降解性差，大多需要二次手術取出，給患者帶來了痛苦。疝氣補片材料的設計不僅要在結構上仿生人體細胞外基質結構與功能解決材料與細胞的生物相容性問題，而且還應在力學上保證修補補位的張力達到正常人體軟組織的能力。因此從結構和功能上構建疝氣修補材料具有廣闊的開發前景。
聚乳酸羥基乙酸共聚物，由於其具有良好的生物可降解性和良好機械性能，被廣泛用於組織工程領域。但其屬於合成高分子材料，不能為神經組織生長提供所需的生物信號，同時親水性較差，不利於細胞的粘附和生長。然而，靜電紡技術可以結合二者優點，既能使支架材料具有較高且符合人體軟組織的力學性能，又能為組織生長提供生物信號，促進細胞的粘附、增值和分化，從而滿足人體軟組織的需要。
膠原蛋白是一種天然活性蛋白，具有較低的免疫原性、良好的生物相容性，其本身及其降解產物對細胞和機體無毒，不會或較少引起炎症和免疫排斥反應。靜電紡是一種在高壓電場的作用下將聚合物製備成納米纖維的技術，由於它的多功能性和高效性，靜電紡已廣泛應用於製備各種功能納米纖維。電紡納米纖維膜具有許多顯著地特性，如較大的比表面積，納米尺寸的孔徑，靈活的物理/化學改性等。因其特有的性質和功能已被應用於醫藥，生物技術，過濾，膜技術，功能紡織品，傳感器，能源等領域。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種人工複合疝氣補片及其製備方法，本發明旨在通過製備出一種靜電紡可降解聚酯疝氣修補材料，最終的目標是可以提供一個理想的結構去替代天然的細胞質基質。因納米纖維膜具有的較大的比表面積和微孔結構，可以誘導纖維細胞粘附到真皮層，並產生一些重要的細胞外基質成分，如膠原蛋白和細胞因子等，從而修復受損組織。並應用於疝氣的治療。
本發明的一種人工複合疝氣補片，所述疝氣補片為聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原複合的納米纖維材料。
所述膠原為魚膠原。
本發明的一種如權利要求1所述的人工複合疝氣補片的製備方法，包括：
(1)將聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原溶於溶劑中，配置得到混合溶液；
(2)將純膠原溶液溶劑中，得到純膠原溶液；
(3)將上述混合溶液、純膠原溶液作為紡絲液進行共軛靜電紡絲，即得。
所述步驟(1)中聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原的質量比為(58-62)：(38-42)。
優選聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原的質量比為60：40。
所述步驟(1)、(2)中溶劑均為六氟異丙醇(純度為99％)。
所述步驟(1)中混合溶液的質量百分濃度為8％-12％。
優選混合溶液的質量百分濃度為10％。
步驟(1)中量分別取10ml混合溶液於一個注射器內，再取20ml混合溶液於另一個注射器內。
所述步驟(2)中純膠原溶液的質量百分濃度為8％-12％。優選純膠原溶液的質量百分濃度為10％。
步驟(2)中量取10ml純膠原溶液於注射器內。
所述步驟(3)中共軛靜電紡絲具體為：紡絲環境溫度為20-25℃，轉滾接收轉速1200-1400rpm，共軛紡絲機兩側分別加混合溶液和純膠原溶液，設置紡絲電壓為12-16kV，針頭與接收轉滾之間的距離為12-15cm，推進泵的推進速度為0.10-0.15mm/h，先將混合溶液進行紡絲，製備單一組分層，然後純膠原溶液繼續紡絲，製備雙組分層，直到全部溶液紡絲結束，得到材料。
優選紡絲環境溫度為25℃。
步驟(2)中共軛紡絲結束後，需經過真空55-60℃乾燥處理120-130分鐘。
優選乾燥處理溫度為60℃，時間為120分鐘。
聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原複合的納米纖維人體組織工程材料的尺寸可根據所需修復傷口的大小而定。即疝氣修補材料的尺寸可根據所需修復傷口的大小而定。
發明採用六氟異丙醇(純度99％)作為溶劑，通過加入高分子量的聚乳酸羥基乙酸共聚物和天然的魚膠原並且控制兩者配比，在一定的環境條件下，採用共軛靜電紡絲的方法，先使用聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原共混溶液進行共軛紡絲，再將共軛紡絲機其中一個噴頭換為純魚膠原溶液進行紡絲，順利地電紡出納米纖維人體組織工程材料。
有益效果
相比於現有技術，通過改變傳統的單一修補膜的結構，改為雙組分的結構，這種傷口修補補料，可以提供一個理想的結構替代天然的細胞質基質。因納米纖維膜具有的較大的比表面積和微孔結構，而雙組份層由於加入單一膠原，在處理後單一膠原發生溶解變化，使得材料具有更大的孔隙，可以誘導纖維細胞粘附到真皮層，並產生一些重要的細胞外基質成分，如膠原蛋白和細胞因子等，從而修復受損組織。同時，聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原生物相容性良好，具備良好的降解能力，該方法操作簡便、可重複性好，材料具有良好的力學性能，在疝氣缺損修補上可以達到良好的效果。
附圖說明
圖1是所製備的聚乳酸羥基乙酸共聚物和膠原型複合納米纖維組織工程材料外觀圖；
圖2是實施例1中聚乳酸羥基乙酸共聚物/純魚膠原質量比為60/40納米纖維SEM圖；
圖3是實施例1中聚乳酸羥基乙酸共聚物/純魚膠原質量比為60/40的納米纖維幹態(a)和經過PBS浸泡24H之後(b)的力學性能圖片；
圖4是實施例2中聚乳酸羥基乙酸共聚物/純魚膠原質量比為60/40納米纖維水接觸角圖；
圖5是實施例2中利用L929細胞在聚乳酸羥基乙酸共聚物/純魚膠原質量比為60/40的納米纖維上粘附生長7天的細胞SEM圖；
圖6是實施例3中利用L929細胞在聚乳酸羥基乙酸共聚物/純魚膠原質量比為60/40的納米纖維上粘附生長7天的細胞染色圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，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。
實施例1
(1)將六氟異丙醇(純度99.9％)作為溶劑；
(2)分別稱取1.2g的聚乳酸羥基乙酸共聚物和0.8g的魚膠原，加入到上述溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；再稱取1g純魚膠原，加入到上述溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜，混合溶液的質量百分濃度為8％-12％。
(3)第二天將溶液取出備用；
(4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為12-16kV，針頭與接收轉滾之間的距離為12-15cm，推進泵的推進速度為0.10-0.15mm/h，紡絲環境溫度為25℃。
分別取製備好的10ml混合溶液於一個注射器內，再取20ml混合溶液於另一個注射器內，之後量取10ml純膠原溶液於一個注射器內。進行共軛紡絲，先將混合溶液進行紡絲，製備單一組分層，然後純膠原溶液繼續紡絲，製備雙組分層，直到全部溶液紡絲結束，得到材料，可以得到纖維形貌良好的聚乳酸羥基乙酸共聚物與膠原混合補料，孔隙率為50-60％。圖2為該補料的掃描電鏡圖片，可以觀察到光滑連續的納米纖維結構。對該種補料進行細胞實驗，圖3是實施例1中聚乳酸羥基乙酸共聚物/純魚膠原質量比為60/40的納米纖維幹態(a)和經過PBS浸泡24H之後(b)的力學性能圖片；圖3不同顏色曲線分別表示同一材料不同對照組的應力應變曲線，對應的為黑色為同一材料隨機取下第一個區域的樣品條應力應變曲線，紅色為在同一材料上隨機取第二個區域樣品條的應力應變曲線，以此類推。
如圖6所示，L929細胞在該補料上有良好的生長粘附的效果。
實施例2
(1)將六氟異丙醇(純度99.9％)作為溶劑；
(2)分別稱取1.2g的聚乳酸羥基乙酸共聚物和0.8g的魚膠原，加入到上述溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；再稱取1g純魚膠原，加入到上述溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜，混合溶液的質量百分濃度為8％-12％。
(3)第二天將溶液取出備用；
(4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為12-16kV，針頭與接收轉滾之間的距離為12-15cm，推進泵的推進速度為0.10-0.15mm/h，紡絲環境溫度為25℃。
分別取製備好的10ml混合溶液於一個注射器內，再取20ml混合溶液於另一個注射器內，之後量取10ml純膠原溶液於一個注射器內。進行共軛紡絲，先將混合溶液進行紡絲，製備單一組分層，然後純膠原溶液繼續紡絲，製備雙組分層，直到全部溶液紡絲結束，得到材料，可以得到纖維形貌良好的聚乳酸羥基乙酸共聚物與膠原混合材料，孔隙率為50-60％。該材料的力學性能良好，在經過PBS浸泡過之後具備更好的力學和拉伸效果。幹態平行樣4個，第一個樣品的最大應力為3.45Mpa,第二個樣品的最大應力為3.77Mpa,第三個樣品的最大應力為3.46Mpa,第四個樣品的最大應力為4.84Mpa，平均最大應力為3.88Mpa。溼態平行樣也為4個，其中，第一個樣品的最大應力為3.75Mpa，第二個樣品的最大應力為3.97Mpa，第三個樣品的最大應力為4.16Mpa，第四個樣品的最大應力為3.83Mpa，平均最大應力為3.93Mpa。同時對該材料進行接觸角的測試，如圖4所示，其水接觸角為108.71°，親水性較為良好。
實施例3
(1)將六氟異丙醇(純度99.9％)作為溶劑稱；
(2)分別稱取1.2g的聚乳酸羥基乙酸共聚物和0.8g的魚膠原，加入到上述溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜；再稱取1g純魚膠原，加入到上述溶劑中，將溶液放置在可加熱的磁力攪拌器上攪拌過夜，混合溶液的質量百分濃度為8％-12％。
(3)第二天將溶液取出備用；
(4)設置靜電紡絲參數分別為紡絲電壓為12-16kV，針頭與接收轉滾之間的距離為12-15cm，推進泵的推進速度為0.10-0.15mm/h，紡絲環境溫度為25℃。
分別取製備好的10ml混合溶液於一個注射器內，再取20ml混合溶液於另一個注射器內，之後量取10ml純膠原溶液於一個注射器內。進行共軛紡絲，先將混合溶液進行紡絲，製備單一組分層，然後純膠原溶液繼續紡絲，製備雙組分層，直到全部溶液紡絲結束，得到材料，可以得到纖維形貌良好的聚乳酸羥基乙酸共聚物與膠原混合材料，孔隙率為50-60％。圖5為該敷料的細胞掃描電鏡圖片，同樣可以觀察到光滑連續的納米纖維結構，同時可以觀察到L929細胞在纖維材料上生長粘附情況良好，對該種材料再進行細胞染色實驗，如圖6所示，L929細胞在該纖維材料上生長粘附情況良好，均勻鋪展。