生物可降解的形狀記憶縫合線的製作方法

2023-09-20 21:01:00

專利名稱：生物可降解的形狀記憶縫合線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物可降解的形狀記憶縫合線的製備，及其在醫 學手術縫合中的應用。
技術背景形狀記憶是指材料具有記憶其原始形狀的一種能力。假定某一材料的初始形狀為A，將其加熱至軟化再經機械變形至B形狀，冷卻後 材料自動保持B形狀。若受熱到一定溫度後材料自動恢復至A形狀， 冷卻後保持A形狀，則此材料為單性記憶材料；若材料受熱後自動恢 復至A形狀，冷卻後自動恢復至B形狀，則此種材料為雙向記憶材料。 以上兩種形狀記憶效應均歸因於材料內部結構相在不同條件下的轉 變。目前，形狀記憶材料大多為單向記憶材料。由於響應外部刺激條 件的不同形狀記憶材料可分為熱致感應型、光致感應型、電致感應型、 磁致感應型和pH值感應型等。形狀記憶材料並不是很新的材料，早在1930年，科學家們發現 某些金屬化合物在被加熱到它們的轉換溫度之上時展示出形狀記憶 效應。目前，已經出現了多種形狀記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)，比如鎳-鈦合金、鐵-錳-矽合金、銅-鋅-鐵合金等。這 些金屬合金類形狀記憶材料的形變小，形狀轉變溫度高，密度大，價 格昂貴，而且在很多情況下缺乏生物適應性，不利於大規模推廣使用。 近年來， 一種新的形狀記憶材料一形狀記憶聚合物(Shape Memory Polymer, SMP)引起了相關研究者的廣泛關注和青睞。與SMA相比， SMP具有很多優勢首先作為形狀記憶材料，金屬合金的最大變形回 復率為8%，而這種聚合物材料的最大變形回復率為400%;除此，SMP 還具有質量輕，回復力強，易於操作，成本低等特點。目前，SMP材 料已在電子通信、機械製造、文娛體育、醫療衛生以及農業和能源領 域已經有了一定的應用，SMP材料的出現和發展正在取代和擴展SMA 材料的應用。儘管SMP材料應用廣泛，但其在醫療方面的應用卻由於所製備的 醫療裝置不能置入人體或不能與人體接觸而受到了極大的限制。本發 明所提供的生物可降解的形狀記憶縫合線正是在此需求背景下研製 而成，它是一種極具發展潛力的生物可降解的形狀記憶植入材料。
生物可降解性指的是，在維持必需的結構完整性的同時，材料具 有生物可吸收的和/或可降解的和/或可以與生理性環境相互作用從 而分解為可以代謝或排洩的成分，降解時間一般是數分鐘至三年，最 佳時間為一年。這裡所說的降解指的是完全降解，"降解"指的是聚 合物長鏈的斷裂，斷裂後的鏈段的分子量近似於低聚物水平。"完全 降解"指的是聚合物長鏈斷裂成為分子單元，聚合物完全喪失質量。
外科手術中手術切口的縫合，首先要求疤痕最小化，以便加速傷 口康復且減少感染的危險。然而，在有限的空間裡準確地實施如此精 密的手術過程是極其困難的；再者，縫合操作要尤其注意縫合處的張 力，被縫合的傷口處受力及分擔的張力一致並且閉合嚴密，才不致於 發生洩漏。實際操作中，如果縫合傷口的扭結過緊，可能導致傷口周 圍的組織發生壞死；但如果太松，傷口將不能良好癒合並且會發展成 疤痕組織。換言之，被縫合的傷口癒合的早晚、好壞並不與緊密程度 完全成正比，過緊過松均可導致癒合不良。
目前，醫療領域所使用的外科手術縫合線雖然有些已具備生物可 降解性，但都不具備形狀記憶功能。因此，手術中縫合傷口的緊密度 取決於醫生手工操作，難以精確控制縫合力度從而保障傷口的理想愈 合。而具有形狀記憶功能的縫合線，則可以解決這一難題，通過對縫 合線變形前後的形狀設計從而達到精確控制傷口閉合的緊密程度。
因此所要解決的關鍵技術就是將兩種優良的功能疊加在同一種 縫合線上——生物可降解的形狀記憶縫合線，使患者的傷口能夠被準 確的縫合從而理想癒合，同時又可免受二次(拆線)手術的痛苦。
目前，這種生物可降解的形狀記憶聚合物已經研製成功。美國的 一項專利(U S Patent 6160084)揭示了生物可降解的形狀記憶聚 合物的製備和應用。美國AZOM公司已推出了此類產品。為檢測這種生物可降解的形狀記憶聚合物材料的在醫療領域的可行性，研究者們 己經對生物可降解的形狀記憶聚合物的生物適應性和分解產物進行 了嚴格的醫學檢測，檢測結果表明此種材料可以植入人體並可被人體 無害吸收。本發明的目的就是將生物可降解的形狀記憶聚合物製備成生物 可降解的形狀記憶縫合線並應用於外科縫合手術。 發明內容本發明提供了一種生物可降解的形狀記憶縫合線的製備和應用。 此發明不僅可以解決縫合身體內部傷口時很難在有限的空間裡執行 複雜的縫合操作的問題，而且可以精確控制傷口閉合的緊密度，且傷 口癒合後不需進行拆線。本發明所描述的生物可降解的形狀記憶縫合線的製備方法如下 以生物可降解的形狀記憶聚合物為原料，將其成型固化，再經過消毒、 除塵、殺菌、真空滅菌後用無菌包裝袋包裝。成型固化後的生物可降 解的形狀記憶縫合線的形狀有直線型、兩端纏繞成縫合扭結的線型兩 種，根據頂端形狀的不同，每一種形狀的縫合線又可分別為均勻的線 型或者頂端呈針狀的(一端或兩端)的均勻線型。其中，均勻線型的 縫合線要在縫合針的牽引下縫合傷口；而頂端呈針狀的縫合線可直接 縫合傷口而不再使用縫合針。縫合線的其它規格按照醫用規格標準來 確定。本發明所提供的生物可降解的形狀記憶縫合線的應用通過以下 步驟實現(一)加熱生物可降解的狀記憶縫合線直至其充分軟化；(二)在外力作用下將縫合線伸展為近似直線型後再拉伸；(三)冷 卻，縫合線保持拉伸狀態；(四)用已被拉長的縫合線鬆散的縫合傷 口；(五)將縫合線加熱使其向初始形狀回復，直至傷口恰好被理想 閉合；(六)冷卻後，縫合線的回覆狀態被固定，傷口保持理想閉合 的狀態(七)隨著傷口的癒合，生物可降解的形狀記憶縫合線按所設 計的時間溶解並被身體無害吸收。本發明提供的生物可降解的形狀記憶縫合線應用於外科手術後，不僅能夠提高手術創口的縫合質量，降低由於拆線而帶來的不便，減 少病人的痛苦，而且會顯著降低手術成本，進一步減輕病人的經濟負 擔。本發明適用範圍廣泛，既可作為人體手術的縫合線，也可用於動 物手術的縫合。


圖1生物可降解的形狀記憶縫合線的六種形狀示意圖。圖2縫合傷口時的兩種不同縫合方法示意圖。縫合傷口的方法很多，圖例為兩種代表性的縫合方法。 圖3使用生物可降解的形狀記憶縫合線縫合傷口後，隨溫度的 上升縫合線的收縮情況。
具體實施方式
具體實施方式
一生物可降解的形狀記憶縫合線的製備，本實施 方式中生物可降解的形狀記憶縫合線為生物可降解的形狀記憶聚合 物的成型固化產物。所使用的生物可降解的形狀記憶聚合物為下列物 質中的一種或幾種的混合物聚L-丙交酯-聚(乙交酯/己內酯)多嵌段共聚物、脂肪族聚酯-偶聯劑-多官能團單體-助劑的輻射交聯產 物，聚L-乳酸，二甲基丙烯酸酯和丙烯酸正丁酯的e -己內酯聚合物， rac-丙交酯和二甘醇的星形共混物，由e-己內酯和乙二醇單甲醚及 基於碳酸酐酶基團的增鏈劑合成的多嵌段共聚酯，e -己內酯的二醇 低聚物和對二氧環己酮均聚物及二異氰酸酯聚合物。區別是選用不同 的生物可降解的形狀記憶聚合物材料所製備的生物可降解的形狀記 憶縫合線，冷卻後其韌性不同，驅動溫度也不同。
具體實施方式
二生物可降解的形狀記憶縫合線的製備，本實施 方式與具體實施方式
一的不同點在於生物可降解的形狀記憶縫合線的成型特徵。其成型方法為下列方法中的一種或多種聯用模壓成型、 注射(塑)成型、壓縮成型、壓鑄成型、吹塑成型、固相靜水壓擠出 成型、模牽伸成型、溶膠-凝膠挑絲成型、溶膠-凝膠紡絲成型、熔體 拉伸成型、定向自由拉伸成型、收縮拉伸成型、固態擠出成型。生物 可降解的形狀記憶縫合線的固化處理取決於相應的生物可降解的形狀記憶聚合物的固化程序。固化成型後的生物可降解的形狀記憶縫合線的形狀有直線形、兩端纏繞成縫合扭結的線型兩種，每一種線的形 狀又可具體分為均勻的線型、一端呈針狀的線型、兩端呈針狀的線型。生物可降解的形狀記憶縫合線的其它規格按照醫用規格標準來確定。
具體實施方式
三生物可降解的形狀記憶縫合線的應用。將生物 可降解的形狀記憶縫合線加熱至軟化，在外力作用下將其伸展為近似 直線形狀後再拉伸(直線形的則直接拉伸)；冷卻，縫合線保持拉伸 狀態；用已被拉長的縫合線鬆散的縫合傷口；將縫合線加熱使其向初 始形狀回復直至傷口恰好被理想閉合；冷卻後，縫合線的回覆狀態被 固定，傷口保持理想閉合的狀態；隨著傷口的癒合，生物可降解的形 狀記憶縫合線按所設計的時間溶解並被身體無害吸收。
具體實施方式
四初始形狀為直線型的生物可降解的形狀記憶縫 線的使用方法。初始形狀為直線型的生物可降解的形狀記憶縫合線受 熱軟化後被拉伸，冷卻後鬆散的縫合傷口，縫合後需手工打結；固定 扭結後加熱縫合線，縫合線進行收縮。此方法適於所有的縫合手法。 本實施方式中生物可降解的形狀記憶縫線的形狀回復對應於線的收 縮過程。其它內容與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五初始形狀為兩端纏繞成縫合扭結的線型的生物 可降解的形狀記憶縫合線的使用方法。初始形狀為兩端纏繞成縫合扭 結的線型生物可降解的形狀記憶縫合線受熱軟化後被拉直再拉伸，冷 卻後穿過傷口，受熱後縫合線自動收縮、打結，不需手工打結。此方 法僅適於單純間斷縫合手法。與具體實施方式
四不同，本實施方式中 生物可降解的形狀記憶縫合線形狀回復過程包括縫合線的兩端自動 打成扭結和自動收縮兩種行為。其它內容與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
六頂端形狀不同的生物可降解的形狀記憶縫合線 的使用方法。根據具體實施方式
二所述縫合線的頂端形狀不同，可採 取如下兩種不同的使用方法均勻線型的縫合線要在縫合針的牽引下進行縫合；頂端為針狀的則可直接進行縫合，而不再使用縫合針。後 者可以使複雜的縫合操作在較小的空間裡進行，簡化了縫合操作，實現了疤痕最小化的體內深層傷口的縫合。
具體實施方式
七生物可降解的形狀記憶縫合線的變形量的控 制。如具體實施方式
三中所述，縫合傷口前需將生物可降解的形狀記 憶縫合線拉直且拉伸。縫合線的拉伸倍數取決於所縫合的傷口被緊密 閉合所需要的壓力，生物可降解的形狀記憶縫合線縫合傷口後收縮時能產生適合於此壓力要求的變形量的範圍是原長度的110%_400%。
具體實施方式
八生物可降解的形狀記憶縫合線的形變回復率的 控制，縫合線受熱向初始形狀回復，其形變回復率取決於傷口的理想 閉合。縫合的部位不同，傷口理想閉合所對應的縫合線的形變回復率不同，其範圍為10%-100%。
具體實施方式
九生物可降解的形狀記憶縫合線的應用。本實施 方式與具體實施方式
三的不同點是生物可降解的形狀記憶縫合線的 驅動方式，使生物可降解的形狀記憶縫合線發生形變的驅動方式有熱 驅動、磁驅動、電驅動、水驅動、光碟機動、酸鹼度驅動。
具體實施方式
十具體實施方式
九所述的熱驅動方式包括下列幾 種具體的加熱方法水浴加熱、紅外光輻射加熱、熱風加熱、電加熱。其中水浴加熱可以採用盛熱水的容器直接與縫合線進行熱傳遞，也可 採用熱的生理鹽水直接噴淋縫合線。
具體實施方式
十一生物可降解的形狀記憶縫合線的應用。本實 施方式與具體實施方式
三的不同點是所述的生物可降解的形狀記憶 縫合線的形變溫度控制。包括如下兩個過程的溫度控制( 一 )形變溫度控制縫合傷口前生物可降解的形狀記憶縫合線 的形變溫度控制。由不同聚合物製成的生物可降解的形狀記憶縫合線 具有不同的軟化溫度，此溫度一般在其玻璃轉化轉變溫度以上。形狀 記憶材料，在外力下使其變形時，軟化度越高，形狀記憶材料的結構 和性質越不易被破壞。因此縫合前生物可降解的形狀記憶縫合線的軟 化溫度在允許的範圍內要儘量高，此溫度範圍為30°C-150°C。(二)回復溫度控制縫合傷口後生物可降解的形狀記憶縫合線 的形狀回復溫度控制。生物可降解的形狀記憶縫合線形狀的回覆程度是縫合手術的關鍵。回復溫度是指使縫合傷口後縫合線逐漸向初始形 狀回復的溫度。此時，縫合線己經置於人體之內，選擇回復溫度的標 準是在保證被縫合傷口理想閉合的前提下，儘量靠近人體最為適應的 溫度，以減少病人的痛苦。因此形狀記憶縫合線的的回覆溫度範圍為39°C- 55。C。
具體實施方式
十二生物可降解的形狀記憶縫合線的降解時間範圍可 以從幾分鐘至三年， 一般為一年。在此時間範圍內它保持必備結構的 整體性。
權利要求
1、一種生物可降解的形狀記憶縫合線，其特徵在於所述的生物可降解的形狀記憶縫合線是生物可降解的形狀記憶聚合物的成型固化產物。
2、 根據權利要求1所述的生物可降解的形狀記憶聚合物為下列 物質中的一種或幾種的混合物聚L-丙交酯-聚(乙交酯/己內酯) 多嵌段共聚物、脂肪族聚酯-偶聯劑-多官能團單體-助劑的輻射交聯 產物、聚L-乳酸，二甲基丙烯酸酯和丙烯酸正丁酯的e-己內酯聚合 物，rac-丙交酯和二甘醇的星形共混物、由e-己內酯和乙二醇單甲 醚以及基於碳酸酐酶基團的增鏈劑合成的多嵌段共聚酯、e -己內酯 的二醇低聚物和對二氧環己酮均聚物及二異氰酸酯聚合物。
3、 根據權力要求1所述的生物可降解的形狀記憶縫合線的製備 方法，其特徵在於，生物可降解的形狀記憶縫合線的成型方法為下列 方法中的一種或多種聯用模壓成型、注射(塑)成型、壓縮成型、 壓鑄成型、吹塑成型、固相靜水壓擠出成型、模牽伸成型、溶膠-凝 膠挑絲成型、溶膠-凝膠紡絲成型、熔體拉伸成型、定向自由拉伸成 型、收縮拉伸成型、固態擠出成型。生物可降解的形狀記憶縫合線的 固化程序與相應生物可降解的形狀記憶聚合物相同。
4、 根據權利要求1所述的生物可降解的形狀記憶縫合線的製備 方法，其特徵在於所製備的生物可降解的形狀記憶縫合線的形狀為 均勻直線型、 一端呈針狀的均勻直線型、兩端呈針狀的均勻直線型、 兩端纏繞成縫合扭結的均勻線型、 一端呈針狀且兩端纏繞成縫合扭結 的均勻線型、兩端呈針狀且兩端纏繞成縫合扭結的均勻線型。
5、 根據權力要求1所述的生物可降解的形狀記憶縫合線的使用 方法，其特徵在於所述的縫合線是這樣使用的縫合前，將生物可降解的形狀記憶縫合線加熱至軟化後進行拉直、拉伸，即二次形狀為拉 伸後的直線型，在保持拉伸狀態下將其冷卻後二次形狀固定，用其鬆散的縫合傷口；將縫合線加熱使其向初始形狀回復，直至傷口恰好被 理想閉合；冷卻後，縫合線的回覆狀態被固定，傷口保持理想閉合的狀態；然後縫合線隨時間逐漸被身體無害吸收。
6、 根據權利要求4所述的不同形狀的生物可降解的形狀記憶縫 合的使用方法，其特徵在於縫合傷口後，直線型的生物可降解的形狀 記憶縫合線受熱時僅有自動收縮一種行為；而兩端纏繞成縫合扭結的 線型則是自動打結與自動收縮並存的行為。前者適於所有縫合手法， 後者僅適於單純間斷縫合手法。
7、 根據權利要求4所述的不同形狀的生物可降解的形狀記憶縫 合線的使用方法，其特徵在於頂端呈針狀的縫合線可以直接縫合傷 口，頂端不為針狀的縫合線則要使用縫合針牽引來縫合傷口。
8、 根據權利要求5所述的生物可降解的形狀記憶縫合線的使用 方法，其特徵在於縫合傷口前，所述的縫合線的變形量為原來長度的 110%-400%倍；縫合傷口後，所述的縫合線的形變回復率的範圍為 10%-100%。
9、 根據權利要求5所述的生物可降解的形狀記憶縫合線的使用 方法,其特徵在於縫合前所述的縫合線的熱變形溫度範圍為3CTC-150 °C，縫合後所述的縫合線的回覆溫度範圍為39'C-55°C。
10、 根據權利要求1所述的生物可降解的形狀記憶聚合物的驅動 方式為熱驅動、磁驅動、電驅動、水驅動、光碟機動、酸鹼驅動中的一 種或多種。熱驅動方式的具體的加熱方法可為水浴加熱、紅外光輻射 加熱、熱風加熱、電加熱，其中水浴加熱的操作方法有採用盛熱水 的容器直接與縫合線進行熱傳遞以及採用熱的生理鹽水直接噴淋縫 合線。
全文摘要
本發明涉及一種生物可降解的形狀記憶縫合線的製備和應用。本發明所提供的生物可降解形狀記憶縫合線的應用不僅可以精確控制傷口閉合的緊密度，而且能夠解決縫合身體內部傷口時可操作空間的限制問題，同時，治療成本顯著降低並且術後不需拆線。以生物可降解的形狀記憶聚合物為原料，經成型固化過程得到所需規格的縫合線。所述的縫合線的使用方法主要在於溫度的控制縫合前，將其加熱至軟化溫度，進行拉伸後縫合傷口；縫合後，縫合線再次受熱並向初始形狀回復，縫合線逐漸收縮繃緊直至傷口被理想閉合。最後縫合線隨時間逐漸被身體無害吸收。本發明所提供的生物可降解的形狀記憶縫合線可廣泛應用於人和動物的手術創口縫合。
文檔編號A61L17/10GK101332310SQ20071007240
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月27日 優先權日2007年6月27日
發明者冷勁松, 劉彥菊, 吳雪蓮, 王肖華 申請人:冷勁松