一种复层电纺膜及其用途制造技术

本发明专利技术涉及纳米生物材料技术领域，具体涉及一种复层电纺膜及其用途，包括内层材料、中层材料、外层材料，将复层电纺膜运用于硬脑膜替代材料，电纺膜与胶原基质对比，在力学性能、孔隙率、吸水率、防水性上进行对比测试，电纺膜各项性能有显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米生物材料
，具体涉及一种复层电纺膜及其用途。
技术介绍
1.硬脑膜替代材料研究现状硬脑膜是包裹在脑和脊髓外的膜结构最外层，是一种较为坚固的结缔组织薄膜，天然硬脑膜结构的内表面为一层结构致密的单层成纤维细胞，薄而光滑；中间层含有较多的成纤维细胞和少量胶原；外层较厚，含有较多的胶原成分和少量的成纤维细胞。这样的结构内面光滑平整而整体又十分的坚韧，能够很好的发挥保护大脑和防止脑脊液渗漏的作用。由于脑外伤、脑肿瘤及脑血管病进行开颅手术时须切开硬脑膜；脑膜出血需要电凝止血；肿瘤侵入硬脑膜，需要作脑膜切除；硬脑膜损伤常导致缺损，这些因素导致硬脑膜缺损、损伤、脑脊液漏、颅内感染屡见不鲜，因此神经外科手术中经常需要进行硬脑膜修补。硬脑膜替代材料主要应用于脑凸面和颅底手术中，首先在脑凸面手术中，因创伤直接损伤、肿瘤的浸润、手术过程中脑膜的切开减压，以及一些先天性的因素造成的硬脑(脊)膜缺损时需要进行修补，术中替代材料应用比例约30％左右；其次在颅底外科手术中，由于颅底的硬脑膜相对较薄，且与颅底骨骼贴合非常紧密，使其一旦出现缺损容易造成脑脊液漏，如颅底骨折，尤其是颅前窝和颅中窝骨折将容易造成脑脊液鼻漏和耳漏。颅底的脑膜瘤、脊索瘤等肿瘤常常侵蚀浸润到周围的颅骨和硬脑膜，在切除肿瘤的同时通常也会附带部分脑膜和颅骨，这是术后发生脑脊液漏的根源，所以颅底手术中硬脑膜需要修补的几率更高，约占手术比例的50％左右[1]。理想的硬膜替代材料应该具备的性质包括：①与正常硬脑膜相近的生物力学特性，具有一定的弹性、韧性并经得起缝合，能有效的恢复硬膜下腔的完整性。②具有稳定的生物相容性，不引起宿主排异和炎症反应，无潜在的毒副作用。③能为硬膜的自体修复提供支架，以利于成纤维细胞生长和迁移，从而促使硬膜再生；新硬膜形成后移植物能被逐渐吸收，以防长期存留于体内的异物给身体带来慢性炎性反应等不良影响。④不增加术后颅内感染率和颅内血肿的发生率。⑤对神经组织及周围组织不造成二次损害，无潜在的传播疾病的风险。⑥易于消毒储存，经济易得，使用方便。目前临床上硬脑膜缺损修复采用的材料主要有几类：自体筋膜组织、同种异体组织、异种生物材料、人工合成材料等。自体组织如颞肌筋膜、颅骨骨膜、帽状键膜、自体阔筋膜等是传统上最早采用的硬脑膜修补替代材料，至今仍有临床医生选用，因为这些材料来源于自体，组织相容性好，不会产生排异反应，而且现取现用、不需二次消毒、不会传染疾病也不会造成任何免疫反应[2-4]，但是取材来源、取材尺寸及形状受限，增加手术中的操作步骤，给患者带来了新的医源性创伤和痛苦，尤其在开放性颅脑损伤时、大面积硬脑膜缺损时，更加难以找到合适的自身筋膜组织来进行修补，不符合现代神经外科发展的需要。同种异体组织如冻干人体硬脑膜，在厚度、抗张力强度、纤维构筑等方面具有和自身硬脑膜相同的特征，植入方便、可以长期保存。但因有报道能传播Creutzfeldt-Jakob disease(CJD)而具有潜在的病毒感染风险[5，6]，被一些国家禁止临床使用[7]。曾有无害化处理的同种异体无细胞真皮用于硬脑膜修补如[8]，由于相同的风险，现在这种材料已很少被临床所使用。异种组织包膜如猪腹膜、牛羊心包膜、等也曾用于硬脑膜修补[9，10]，这些材料在成分质地上与人类筋膜相似，比较坚韧耐缝合和剪
裁，在手术中便于操作，材料来源也较人体筋膜有明显优势。但是因为其不能完全降解吸收，且这些动物组织材料仍然存在潜在的CJD感染可能，并有产生排异反应的风险。随着生物材料科学的进步，异种组织中的天然活性成分如胶原蛋白，纤维蛋白等被提取出来进行重组和无害化处理制成薄膜材料用于硬脑膜修补成为一种新的趋势。近年来以胶原基质为基础的硬脑膜如变得越来越受欢迎。胶原蛋白是一种细胞外蛋白质，为细胞外基质的主要成分，由3条肽链拧成螺旋形的纤维状蛋白质，胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质，占全身总蛋白质的30％以上。目前发现16种以上的胶原蛋白分子，其中以I型胶原为主，广泛分布于皮肤、骨骼、血管等多数结缔组织，其功能是维持皮肤和组织器官的形态和结构，也是修复各损伤组织的重要原料物质。胶原蛋白可使血液凝固，具有凝血功能，可作为伤口止血敷料，用于急救和治疗创伤。胶原蛋白不仅可以为细胞所识别，对细胞也有趋化特性，具有有生物相容性好、促进细胞粘附、增殖、加快创面愈合、无抗原性、可自然降解、降解产物无毒性等优点。胶原蛋白的生物相容性是源于与宿主细胞及组织之间良好的相互作用，无论是在被吸收前作为新组织的骨架，还是被吸收同化进入宿主成为组织的一部分，都与细胞周围的基质有着良好的相互作用，表现出相互影响的协调性，并成为细胞与组织正常生理功能整体的一部分。其作为脑膜替代材料可分隔脑与脑上组织，促进创伤组织愈合和自身硬脑膜新生，且无明显的炎症反应，所以在临床应用中总体效果是比较满意的[11-16]。但是胶原基质也有明显的缺点，如自身脆性大、力学强度差、为脑组织提供的保护有限，胶原基质结构脆弱缝合困难、不便于固定、硬脑膜封闭不佳、术后存在脑脊液漏风险等。近年来一些其他种类的天然高分子物质如壳聚糖、褐藻酸盐水凝胶等也被用于硬脑膜修补材料的研究，在应用方面还不是很成熟，没有广
泛被临床手术所采用[17-19]。人工合成惰性材料也常被用于硬脑膜的修补，这些材料多为高分子聚合物，曾经常用的有膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、聚氨酯、等，这些生物材料有非常好的力学强度和比较好的抗粘连性，可以有效的防止脑组织的粘连[20-25]，材料便于制造，易于消毒储存，没有传播病毒风险。缺点是这些惰性材料不能自然降解，有导致肉芽组织形成和诱导慢性刺激造成长期的异物反应可能。近年来人工合成的可降解材料越来越多的用于硬脑膜替代材料研究如聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚丙二醇(PPG)等，这些材料可以在体内自然降解，从而避免了因长期存留引起的感染风险和免疫反应[26-33]，这些可降解材料延续了人工惰性材料良好的力学性能和组织相容性，能够维持足够的强度便于手术操作和防止脑脊液漏，但作为高分子聚合产物不足在于缺乏生物活性，对创伤愈合与自身硬脑膜新生没有明显促进作用。而且这些高分子聚合物水解后产物会产生局部微酸性环境，对细胞和组织生长不利。2.静电纺丝技术随着纳米技术的进步和发展，静电纺丝近年来得到高度的重视和利用，但其基本思路却可能追溯到一百多年以前。人们对电纺丝的认识是从研究液体在电场下的电喷射行为开始的。1882年Raleigh等研究了液滴在电场中出现的不稳定现象，当电场力超过表面张力时，原本的平衡被打破，悬在喷丝头的液滴就劈裂成了一系列带电小液滴，这种不稳定现象后来被称为“Raleigh Instability”[34]。1915年以来Taylor等研究了液滴和充电纤维束在电场下发生破碎的问题，随着电场加强，液滴逐渐被拉长，当电场力和表面张力数值相等时，就形成了顶角为49.3°的圆锥，这种圆锥后来被称为Taylor锥。在对液体电喷过程有了基本认识的基础上，静电纺丝逐渐应用到纤维的制备，从而发展成为获得聚合物纳米纤维的静电纺丝技术。
1934年Formlals发表了静电纺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复层电纺膜，其特征在于，包括内层材料、中层材料、外层材料，其按以下步骤制备而成：1)内层材料的制备：内层材料成分为PLA，纺丝液浓度5％wt，电纺参数为流速为1.0ml/h、电压12kV、接收距离15cm，静电纺丝2h；2)中层材料的制备：中层材料选取PLA/PCL(1/1)组，成分为50％PLA50％PCL，纺丝液浓度5％wt，电纺参数为流速为1.0ml/h、电压12kV、接收距离15cm，静电纺丝4h；3)外层材料的制备：外层材料选取胶原/PLA(4/1)组，成分为80％胶原20％PLA，纺丝液浓度6％wt，电纺参数为流速1.2ml/h、电压14kV、接收距离15cm，静电纺丝6h。

【技术特征摘要】
1.一种复层电纺膜，其特征在于，包括内层材料、中层材料、外层材料，其按以下步骤制备而成：1)内层材料的制备：内层材料成分为PLA，纺丝液浓度5％wt，电纺参数为流速为1.0ml/h、电压12kV、接收距离15cm，静电纺丝2h；2)中层材料的制备：中层材料选取PLA/PCL(1/1)组，成分为50％PLA50％PCL，纺丝液浓度5％wt，电纺参数为流速为1.0ml/h、电压12kV、接收距离15cm，静电纺丝4h；3)外层材料的制备：外层材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇飞，郭洪峰，应大君，
申请(专利权)人：王宇飞，
类型：发明
国别省市：云南;53