用于增强愈合的双层设备制造技术

本文公开了多层伤口敷料，包括：第一层，第一层包括促进伤口的新生血管形成的通道；以及与第一层接触的第二层，第二层具有与第一层相同或不同的化学组分；其中第二层包括具有纹理的至少一个表面，并且纹理的方向可用于促进细胞取向和生长。一种方法包括形成聚合物材料的第一层；在第一层上形成与第一层相同的聚合物材料的第二层；并且形成与第一层相同的聚合物材料的第二层的纹理化表面，纹理化表面在伤口敷料中使用时可用于促进定向细胞生长，其中利用增材制造工艺形成第一层和第二层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强愈合的双层设备相关申请的交叉引用本申请要求于2015年4月23日提交的美国申请号为62/151875和62/151936的申请以及于2015年12月1日提交的美国申请号为62/261407的申请的优先权，他们通过引用整体并入本文。关于联邦资助研究的声明本专利技术是在国家卫生研究院(theNationalInstitutesofHealth)授予的合同/授权号为1R43AR067584以及由NAVY/海军研究所(OfficeofNavalResearch)授予的合同/授权号为N000141310443下由政府支持而进行的。政府对本专利技术具有权利。
本公开涉及用于增强愈合的双层设备。
技术介绍
没有临床可用的敷料具有对于有效的全层伤口愈合所需的所有特征。目前的标准是覆盖受影响区域的皮肤移植。然而，这种方法受到供体部位发病率和健康皮肤可用性的限制；因此，其对于大面积损伤不是可行的治疗。同种异体移植(例如，尸体皮肤或人工培养的上皮细胞片)经常被用于临时伤口覆盖。然而，长时间的培养时间、移植物的脆弱性以及排斥率在同种异体移植治疗中仍然是很大的障碍。虽然合成和生物合成的移植物不具有这些相同的缺点，但它们都缺乏同时处理真皮和表皮的能力，如目前可用的全层伤口敷料那样。虽然使用合成的皮肤移植物(例如EndoformTM、和)来增强皮肤愈合，但是这些产品可能需要长达3周的时间才能血管化，从而使得发生并发症而延长愈合时间。这些产品也不直接促进再上皮化。和例如包括硅基顶层，该硅基顶层必须在皮肤再生后去除以允许表皮愈合。需要去除这种敷料顶层是许多合成伤口敷料的主要缺点。其破坏上皮细胞迁移和新组织形成，并且增加成本和患者不适。在伤口护理专家的国际调查中，将近60％的人表示，他们更愿意使用单件复合材料进行烧伤治疗，以减少敷料改变的频率。
技术实现思路
本文公开了一种多层伤口敷料，包括：第一层，第一层包括促进伤口的新生血管形成的通道；以及与第一层接触的第二层，第二层具有与第一层相同或不同的化学组成；其中第二层包括具有纹理的至少一个表面，并且所述纹理的方向可用于促进细胞取向和生长。本文还公开了包括以下步骤的方法：形成聚合物材料的第一层；在第一层上形成与所述第一层相同或不同的聚合物材料的第二层；以及在第二层上形成纹理化表面，其中所述纹理化表面在用于伤口敷料中时有助于定向细胞生长，其中利用增材制造工艺形成所述第一层和所述第二层。在一个实施例中，可以使用增材制造工艺(在本文中也称为3D打印)来打印部分结合第一层的的多个层。如上所述，该多个层可以具有a)不同的结构；b)不同的组成(例如，化学物质)；或c)不同的结构和化学成分。所述多个层可以具有结构或组成的逐渐变化(即，在结构或组成上具有梯度)，或者另选地，可以具有从一层到另一层的结构或组成的随机变化。本文公开了一种方法，所述方法包括在伤口上或伤口中布置多层伤口敷料；其中所述多层敷料包括第一凝胶层；所述第一凝胶层包括当用于伤口敷料时促进新生血管形成的通道；以及与第一凝胶层接触的第二层；其中第二层包括具有纹理的至少一个表面；其中通道和纹理促进在一个或多个方向上的多层细胞生长。本文还公开了一种制品，包括：第一凝胶层的，所述第一凝胶层包括当用于伤口敷料时促进新生血管形成的通道，其中第一层包括第一类型的生长细胞；以及与第一凝胶层接触的第二层；其中第二层包括具有纹理的至少一个表面；并且其中第二层包括第二类型的生长细胞。本文公开了一种多层伤口敷料，包括：第一凝胶层，所述第一层包括的三维通，它促进伤口的新生血管形成并且包括天然或合成的生物可降解聚合物；以及与所述第一凝胶层接触的第二层，所述第二层包括具有纹理的至少一个表面，所述纹理的方向可用于促进细胞取向和生长。本文还公开了一种包括以下步骤的方法：形成天然或合成的可生物降解聚合物材料的第一层；在第一层上形成聚合物材料的第二层；以及形成所述第二层的纹理化表面，所述纹理化表面在用于伤口敷料中时可用于促进定向细胞生长，其中利用增材制造工艺形成所述第一层和所述第二层。附图说明图1示出了用于伤口愈合的双层设备的实施例的示意图；图2示出了a)和b)为在SM(光滑)表面和SK(+1.7SK2x2)(Sharklet)表面上培养的HEK，用于肌动蛋白(白色)和核(蓝色)染色。染色显示了SK上的接触引导(箭头表示图案方向)。刻度棒，50μm。c)改型的刮伤试验的结果显示，在SK上，在3天之后，受伤区域内的细胞覆盖范围相对于SM增加了33％。图3示出了在生物可降解材料中复制的SharkletTM图案表明了与光滑表面相比增加的细胞迁移和伤口闭合率。改性的刮伤试验的结果显示，在+1SK10x5和+10SK50x50上，在4天之后，受伤区域内的细胞覆盖范围分别相对于光滑提高了46％和64％。图4示出了通过其可以发生细胞生长的第一层中的3-D通道结构。该图像专门用于CAPGELTM材料，但其他材料可用于制成类似的3-D结构；图5示出了受伤7天后大鼠皮肤的H&E染色切片的代表性显微照片；图6是示出了组织学伤口愈合评分的曲线图；以及图7包括受伤28天后大鼠皮肤的H&E染色切片的代表性显微照片。该图表明了伤口敷料随着时间的推移在体内降解。具体实施方式本文公开了增强新生血管形成、真皮愈合和自体表皮愈合的多层图案化的全厚度伤口敷料。敷料包括至少两层，其第一层是血管生成真皮基质层，并且其第二层是图案化顶层，以引导穿过伤口的细胞迁移。在一个实施例中，第一层可以包括多个层，这多个层具有不同结构、组合物(例如化学物质)或组合物和结构两者。这些不同的结构和/或组合物可以是以梯度的形式渐进的或有规则的，或者可以是随机的。在一个实施例中，第一层通常具有促进新生血管形成的多个连续的三维通道，而第二层上的纹理化促进伤口愈合敷料中的定向细胞生长。第二层设置在第一层上并且可以与其直接接触。第二层具有至少一个具有纹理的表面。纹理的方向可用于促进细胞取向和生长。第一层包含通道，而第二层包含纹理化表面。可以改变纹理化表面中的图案和通道的取向以产生具有不同取向的细胞层(在第一层中)。通过使不同层中的细胞不同地取向，相比于旧细胞层，可以提高新细胞层的强度。通过纹理化第二层的表面，可以将伤口处不需要的流体排出，而将有助于愈合的其它需要的流体引向伤口。多层伤口敷料中的纹理也可用于减轻或消除伤口附近不想要的细菌或病毒的生长。本文还公开了在伤口中或伤口上使用多层伤口敷料的方法。使用多层伤口敷料允许根据在其中一层中的微孔的取向和其中另一层中的通道取向，受伤区域中的细胞在单个方向或多个方向上生长。本文所用的术语“通道”意指部分或完全延伸通过第一层或构成第一层的多个层的的通路。这些通道可以包括毛细管、孔、微孔，并且可以具有正方形、矩形、三角形、圆形、椭圆形、多边形或其组合的横截面几何形状。通道的尺寸在纳米范围或微米范围内。通道的平均横截面尺寸可以为10纳米至10微米，优选地为20纳米至1微米，更优选地为50纳米至5微米。在一些实施例中，通道可具有10微米至1毫米的平均横截面尺寸。较大的通道允许更多的流体输送，其对于成功地将营养物输送到大量伤口敷料是有用的。横截面尺寸垂直于通道的长度测量。通道的纵横比大于2:1，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层伤口敷料，该多层伤口敷料包括：第一层，所述第一层包括促进伤口的新生血管形成的通道；以及与所述第一层接触的第二层，所述第二层具有与所述第一层相同或不同的化学组分；其中所述第二层包括具有纹理的至少一个表面，并且所述纹理的方向能用于促进细胞取向和生长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.23 US 62/151,875;2015.04.23 US 62/151,936;1.一种多层伤口敷料，该多层伤口敷料包括：第一层，所述第一层包括促进伤口的新生血管形成的通道；以及与所述第一层接触的第二层，所述第二层具有与所述第一层相同或不同的化学组分；其中所述第二层包括具有纹理的至少一个表面，并且所述纹理的方向能用于促进细胞取向和生长。2.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层包括具有与所述伤口所在的患者解剖结构互补的纹理的表面。3.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层和所述第二层彼此直接接触。4.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层和所述第二层是热塑性层。5.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层和所述第二层是可生物可降解层。6.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层和所述第二层是生物相容性层。7.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层是交联层。8.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第二层是交联层。9.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层和所述第二层包括聚乳酸-乙醇酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸-乙醇酸和聚己内酯的共聚物(PCL-PLGA共聚物)、聚羟基丁酸酯-戊酸酯(PHBV)、聚原酸酯(POE)、聚环氧乙烷-对苯二甲酸丁二醇酯(PEO-PBTP)、聚-D，L-乳酸-对-二恶烷酮-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-DX-PEG)或包括至少一种上述聚合物的组合。10.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第一层和所述第二层包括聚氨酯和聚乳酸的共聚物或聚氨酯和聚乳酸-乙醇酸的共聚物。11.根据权利要求1所述的多层伤口敷料，其中所述第二层的至少一个表面上的纹理包括多个间隔的特征；其中每个特征具有与相邻特征实质不同的几何形状；所述多个间隔的特征被布置成多个分组，每个分组内的所述间隔的特征间隔开约10纳米至约200微米的平均距离；特征的相邻分组彼此间隔开以限定中间曲折路径。12.一种方法，所述方法包括：形成聚合物材料的第一层；在所述第一层上形成与所述第一层相同的聚合物材料的第二层；以及形成与所述第一层相同的聚合物材料的所述第二层的纹理化表面，所述纹理化表面在用于伤口敷料中时能用于有助于定向细胞生长，其中利用增材制造工艺形成所述第一层和所述第二层。13.根据权利要求12所述的方法，其中使用三维打印增材制造工艺形成所述第一层和所述第二层。14.根据权利要求12所述的方法，还包括：产生伤口所在的患者表皮的解剖结构的三维计算机模型；以及形成与所述第一层相同的聚合物材料的所述第一层的纹理化表面，所述纹理化表面与三维计算机模型互补。15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一层包括通道。16.根据权利要求12所述的方法，其中所述第二层的至少一个表面上的所述纹理包括多个间隔的特征；其中每个特征具有与相邻特征实质不同的几何形状；所述多个间隔的特征被布置成多个分组，每个分组内的间隔的特征间隔开约10纳米至约200微米的平均距离；特征的相邻分组彼此间隔开以限定中间曲折路径。17.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一层和所述第二层包括聚乳酸-乙醇酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸-乙醇酸和聚己内酯的共聚物(PCL-PLGA共聚物)、聚羟基丁酸酯-戊酸酯(PHBV)、聚原酸酯(POE)、聚环氧乙烷-对苯二甲酸丁二醇酯(PEO-PBTP)、聚-D，L-乳酸-对-二恶烷酮-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-DX-PEG)或包括至少一种上述聚合物的组合。18.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一层和所述第二层包括聚氨酯和聚乳酸的共聚物或聚氨酯和聚乳酸-乙醇酸的共聚物。19.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一层和所述第二层是可生物可降解层。20.一种方法，所述方法包括：在伤口上或伤口中布置多层伤口敷料；其中所述多层敷料包括：第一凝胶层，所述第一凝胶层包括当用于伤口敷料时促进新生血管形成的通道；以及与所述第一凝胶层接触的第二层；其中所述第二层包括具有纹理的至少一个表面；其中所述通道和所述纹理促进在一个或多个方向上的多层细胞生长。21.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一凝胶层和所述第二层彼此直接接触。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一凝胶层是交联层。23.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二层是交联层。24.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二层是热塑性层。25.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一层和所述第二层包括交联明胶。26.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一层包括明胶、胶原、壳聚糖、藻酸盐或其组合。27.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二层包括明胶、胶原、壳聚糖、藻酸盐或其组合。28.根据权利要求25所述的方法，其中所述第二层包括聚乳酸-乙醇酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸-乙醇酸和聚己内酯的共聚物(PCL-PLGA共聚物)、聚羟基丁酸酯-戊酸酯(PHBV)、聚原酸酯(POE)、聚环氧乙烷-对苯二甲酸丁二醇酯(PEO-PBTP)、聚-D，L-乳酸-对-二恶烷酮-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-DX-PEG)、或包括至少一种上述可生物可降解的聚合物的组合。29.根据权利要求25所述的方法，其中所述第二层包括聚氨酯和聚乳酸的共聚物或聚氨酯和聚乳酸-乙醇酸的共聚物。30.根据权利要求1所述的方法，其中所述纹理包括多个间隔的特征；其中每个特征具有与相邻特征实质不同的几何形状；所述多个间隔的特征被布置成多个分组，每个分组内的间隔的特征间隔开约10纳米至约200微米的平均距离；特征的相邻分组彼此间隔开以限定中间曲折路径。31.一种制品，所述制品包括：第一凝胶层，所述第一凝胶层包括当用于伤口敷料时促进新生血管形成的通道，其中所述第一层包括第一类型的生长细胞；以及与所述第一凝胶层接触的第二层；其中所述第二层包括具有纹理的至少一个表面；并且其中所述第二层包括第二类型的生长细胞。32.根据权利要求32所述的制品，其中所述第一层和所述第二层都包括相同的凝胶。33.根据权利要求32所述的制品，其中所述第一层包括通道，并且所述第一类型的生长细胞存在于所述通道中。34.根据权利要求32所述的制品，其中所述第二类型的生长细胞被布置在所述纹理上。35.根据权利要求32所述的制品，其中所述第一类型的生长细胞与所述第二类型的生长细胞相同。36.根据权利要求36所述的制品，其中所述第一类型的生长细胞选自以下构成的组：胚胎干细胞、成体干细胞、胚细胞、克隆细胞、受精卵、胎盘细胞、角质形成细胞、基底表皮细胞、毛干细胞、毛根皮细胞、表面上皮细胞、基底上皮细胞、尿上皮细胞、唾液腺细胞、粘液细胞、浆液细胞、vonEbner腺细胞、乳腺细胞、泪腺细胞、宫颈腺...

【专利技术属性】
技术研发人员：切尔西·玛丽·梅金，安东尼·B·布伦南，布兰得利·杰伊·威尔伦贝格，格雷戈里·斯科特·舒尔茨，狄伦·伯顿·尼尔，
申请(专利权)人：佛罗里达大学研究基金会公司，沙克莱特技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US