医用纤维和织物制造技术

一种用作医用纤维或织物的含硅纤维或织物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用作医用纤维和织物的含硅纤维和织物，以及适于这些及其他应用领域的新型纤维和织物及其生产方法。纤维和织物的生产是一门古老技术。适合纺织用的纤维具有足以成形为纱线和制成织物的长度、纤度、强度和柔性。最先供纺织用的纤维由动物和植物来源获得。棉、毛、黄麻、丝和亚麻是当今最普遍的天然纤维。尼龙、人造丝和聚酯是常用合成纤维。现已可能将超细纤维制成织物，例如采用生产机织金属珠宝和旦级长统袜的技术。由例如纺丝板生产的尼龙纤维具有约25μm的直径。织物以及其他纤维形式作为生物材料的应用可追溯至早期的埃及和印度。亚麻条和缝合线被埃及人配合天然粘合剂用来将伤口边缘合拢在一起。美国印第安人将马鬃、棉和薄皮条用于类似的目的。织物作为生物材料的应用起初被视为传统机织和针织纺织品的新应用领域。过去的几十年中，还采用了复杂聚合物和纤维加工技术、非传统植物形式和纤维产品的研发成果。这些产品可具有各种各样医疗用途，取决于其确切的性质和形式。例如，纤维和织物可具有一般的外科用途，例如，作为缝合线、线或网眼织物。在心血管领域，它们可被结合到例如人造心脏瓣膜中。矫形外科假体如腱和韧带采用纤维和织物形式的产品，并且它们还具有经皮/皮肤的用途，例如，在分流和人造皮肤方面。目前，在医用纺织品中使用的具体材料包括改性天然聚合物、合成非可吸收聚合物和合成可吸收聚合物。然而，大多数商业聚合物纺织纤维都具有各种各样添加剂(例如染料、抗静电剂、消光剂、光稳定剂)，可能降低其生物相容性并因此限制在医疗领域对这些材料的选择。虽然，某些可以是可生物降解的，但要保证在组织替代的过程中纤维不过早地丧失其机械强度仍有困难。本申请人研制了一种新的医用纤维和纺织品。本专利技术提供一种用作医用纤维或织物的含硅纤维或织物。本文所使用的术语“硅”指的是元素硅材料，它是一种半导体。为消除疑问，它不包括含硅的化学化合物，例如二氧化硅、硅酸盐或硅氧烷，虽然它可包括半导体硅与医用级聚合物、陶瓷或金属相组合构成的复合材料。它还可包括掺杂半导体硅，其中最高达原子百分数含量浓度的元素，像硼或磷被掺入到硅晶格中以提高电导率。多孔硅可称作“pSi”；结晶硅称作“c-Si”；无定形硅称作“a-Si”。在这方面应用中硅具有几个特殊的优越性。具体地说，制成的纤维和织物可具有宽范围理想的性质，包括生物相容性、再吸收性或生物降解性或生物活性。再有，此种纤维和织物可具有半导体性质，这在某些领域特别有用，例如，在植入物、假体等方面，可施加控制水平的电流来刺激它们在身体内的结合。本文所使用的术语“纤维”是指长度是其直径或宽度的至少100倍的物质单元。本文所使用的术语“织物”可定义为薄、柔性和多孔材料，通过布、纤维或聚合物的任何方式的组合而制成。布是一种薄的柔性材料，由纱线制成，而纱线则包含纤维的连续线。表述“生物活性”是指这样的材料，当用在活体内时，它将引起某种特异生物响应，导致在活组织与该材料之间形成某种结合。“生物相容”在本文中用来指这样的材料，以薄膜形式存在时它可被接受用于至少某些生物学领域。本文所使用的术语“可再吸收”涉及这样的材料，它在正常生理温度(37℃±1℃)、一段时间内，例如，最长8周，一般在不足2周内，将溶解在模拟体液中。在此种情况下，模拟体液可包含试剂级盐在去离子水中的溶液，使得离子浓度反映人血浆内存在的浓度，正如下表1所示，或者替代地，它可包含模拟滑液、汗液、尿或其他体液。在模拟的人血浆中，混合物被缓冲至生理学pH值(7.3±0.05)，优选采用有机缓冲剂，例如采用三羟甲基氨基甲烷和盐酸。表1 WO 97/06101描述生物相容、生物活性和/或可再吸收形式的硅的形成。在特别优选的实施方案中，该专利技术中使用的硅是多孔硅。多孔硅可根据孔隙的特性分类。微孔硅包含孔隙直径小于20埃的孔；中孔硅包含直径介于20埃～500埃的孔；大孔硅包含直径大于500埃的孔。该专利技术使用的硅微粒或纤维的孔隙特性可根据预期用途改变。诸如对生物相容性、再吸收性和生物活性的需要之类的因素必须与对机械强度和下面将要更全面讨论的其他物理因素加以权衡。特别是作为医用纤维和织物用的纤维和织物所使用的硅是中孔硅，它是可再吸收的。作为本专利技术的主体的硅纤维或织物可采取各种不同形式，其中某些是新型的，而这些形式则构成本专利技术另一些方面。在一种实施方案中，用于本专利技术的含硅纤维是通过将硅微粒，优选多孔的硅微粒掺杂到预成形的织物中而制成的。这可包含任何已知的织物，但特别是一种生物相容织物，例如棉、亚麻或生物相容性合成织物。优选的是，硅微粒借助共价键结合到织物的表面上。这可通过各种途径达到。例如，羟基基团可通过在紫外线存在下以臭氧处理而生成。这些羟基基团随后再与织物上的表面基团直接起反应，或者更优选地，它们可首先以活性基团官能化。此种官能化反应的例子描述在WO 00/66190和WO 00/26019中。具体地说，微粒通过反应与通式(I)的化合物键合X-R-Y(I)其中Y是离去基团，例如三甲氧基硅烷，R是连接基团，例如C1～6亚烷基，特别是C2～4亚烷基，例如亚丙基，X是活性官能团，例如卤素，特别是氯。该反应宜于通过输入适当热能和光来实现。该反应将表面羟基基团转化为通式-O-R-X的基团，其中X和R如上定义。与例如织物上的表面羟基基团之间的后续反应将使得硅微粒借助烷基醚键共价键合到表面上。该后续反应宜于在有机溶剂如甲苯或醇如C1～4烷基醇中在高温，例如在溶剂的回流温度下实施。因此，本专利技术另一个方面包含一种织物，它具有结合在其中的硅微粒。特别是，该硅微粒共价键合在织物上。硅微粒，特别是多孔微粒的被包合，将提高织物的生物活性。另外，硅颗粒可以足以导致颗粒与颗粒接触从而提供一种电连续通路的密度加入。这样一来，织物便可获得半导体性质，这对于使用它的医疗用途可能很有用。合适的织物包括生物医疗织物，例如棉、亚麻或合成聚合物，它们可以是可吸收的或者不可吸收的。在替代的实施方案中，将硅掺杂到纤维中，随后该纤维被加工成织物，或者单独或者与其他类型纤维组合。所用硅纤维可仅包含硅，或者它们可采取硅与其他材料的复合材料形式。某些硅和硅复合纤维的制备是公知的。例如，日本专利JP9296366A2描述了通过在聚酯纤维表面气相沉积Si/SiOx薄膜或通过聚酯/硅混合物的纺丝制备复合纤维的方法。各种不同结晶完整性的纯硅纤维也已通过多种技术变成现实单晶硅纤维及其制备描述在例如B.M.Epelbaum等人，Cryst.Res.Technol.31，p1077-1084(1996)中。在该方法中，装有熔融硅的坩锅连接到起规定形状的口型作用的石墨喷嘴上。由于熔融硅粘度很低，表面张力很高并且化学反应性高，故单晶纤维很难抽丝。设计并试验了3种类型坩锅口型装置。成功地生长出直径介于100～150μm、长度最大80mm的单晶纤维。最大抽丝速度达到1mm/min。激光辅助化学气相沉积(LCVD)已证明能为多种多样无机纤维提供较高生长速率的合成路线。在LCVD技术中，激光束聚焦于反应器内部的某一点从而引发沿激光方向的化学气相沉积。通过以与沉积速率一样的速度移动基材，可制成一种连续纤维。例如，采用P.C.Nordine等人在《应用物理》A57，p97-100(19本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：L·T·坎哈姆，R·阿斯顿，
申请(专利权)人：PSI医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：