一种用于人工前交叉韧带的复合纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物材料领域，公开了一种用于人工前交叉韧带的复合纤维及其制备方法和应用。本发明专利技术将聚羟基丁酸己酯与聚乙醇酸进行复合，所获得的复合纤维结合了两者的优点，既有聚羟基丁酸己酯的良好生物相容性等性能，又有聚乙醇酸赋予的优异物理机械性能与细胞亲和性等性能。此外，基于协同增强机理，复合纤维具有比单一组分更优越的性能。当复合纤维用来制备人工前交叉韧带时，新型复合韧带表现出强耐磨性、良好组织相容性与细胞亲和性、高力学性能的特点，可满足人工前交叉韧带所需的基本要求。

Composite fiber for artificial anterior cruciate ligament and its preparation method and Application

The invention belongs to the field of biomaterials, and discloses a composite fiber for artificial anterior cruciate ligament, a preparation method and application thereof. The invention combines poly (hexyl hydroxybutyrate) and polyglycolic acid, and the obtained composite fiber combines the advantages of both. It has not only good biocompatibility of poly (hexyl hydroxybutyrate), but also excellent physical and mechanical properties and cell affinity endowed by poly (glycolic acid). In addition, based on the synergistic enhancement mechanism, the composite fiber has superior performance than a single component. When composite fibers are used to prepare artificial anterior cruciate ligament, the new composite ligament has the characteristics of strong wear resistance, good histocompatibility, cell affinity and high mechanical properties, which can meet the basic requirements of artificial anterior cruciate ligament.

【技术实现步骤摘要】
一种用于人工前交叉韧带的复合纤维及其制备方法和应用
本专利技术属于生物材料领域，特别涉及一种用于人工前交叉韧带的复合纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
在日常生活和体育运动的膝关节韧带损伤中，前交叉韧带损伤是最常见的类型之一。此外，其损伤后难以自愈，并且保守治疗基本无效，功能恢复不完整。对此，治疗方法一般是前交叉韧带重建，通常可供其选择的移植物有三种：自体肌腱、同种异体肌腱和人工韧带。对于自体肌腱，其应用广泛，但有移植物供区缺损以及术后疼痛等并发症发生的可能性；对于同种异体肌腱，其可避免牺牲自体肌腱组织，但存在来源有限、疾病传播、免疫排斥风险等问题(CooperJA，LuHH，KoFK，LaurencinCT.Fiber-basedtissueengineeredscaffoldforligamentreplacement：designconsiderationsandinvitroevaluation[J].Biomaterials，2005，26(13)：1523-1532.)。人工韧带无上述缺点，并拥有手术简化、创伤小，术中可获得一定强度，术后恢复较快等优点，因而其受到人们更多的青睐以及深入的研究，具有广阔和良好的应用前景。当前，已有多种人工韧带被用在韧带重建移植物中，包括Meadox韧带、Gore-Tex韧带、Leeds-Keio韧带、ABC韧带、KennedyLAD韧带和Trevira韧带等(BernardinoS.ACLprosthesis：anypromiseforthefuture？[J].KneeSurg.Sport.Tr.A.，2010，18(6)：797-804.)。在不同人工韧带中，LARS韧带具备可对抗重复扭曲、弯曲和过度牵引等特点，是目前全球较为流行和成熟的人工前交叉韧带。使用LARS人工韧带在临床应用中可表现出较高的满意度，如患者术后关节功能提高、术后疗效较好等(MachotkaZ，ScarboroughI，DuncanW，KumarS，PerratonL.AnteriorcruciateligamentrepairwithLARS(ligamentadvancedreinforcementsystem)：asystematicreview[J].SportsMed.Arthrosc.Rehabil.Ther.Technol.，2010，2：29.)。为了进一步提高LARS韧带的综合性能，李宏(李宏.新型表面修饰化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)人工韧带的研制[D].上海：复旦大学，2012.)采用羟基磷灰石和生物玻璃等物质对LARS韧带进行表面修饰，从而增强其临床疗效。但是，由疏水性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维构成的LARS韧带仍然存在自身固有的缺陷，如韧带的强度不足、耐磨损性低、细胞亲和性差等(BernardinoS.ACLprosthesis：anypromiseforthefuture[J].KneeSurg.Sport.Tr.A.，2010，18(6)：797-804.)。因此，制备和发展理想化的具有优异物理性能和生物相容性的人工前交叉韧带成为了该领域的研究热点。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种用于人工前交叉韧带的复合纤维。本专利技术另一目的在于提供上述用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述用于人工前交叉韧带的复合纤维的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法，主要包括以下步骤：(1)取聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸，分别干燥，备用；(2)将步骤(1)中干燥后的聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸加入到溶剂中，在搅拌条件下加热回流使充分溶解，然后过滤除掉不溶杂质，再脱泡，得混合溶液，待用；(3)采用干法纺丝技术，将步骤(2)中的混合溶液从喷丝头毛细孔中挤出溶液细流进入纺丝甬道，通过甬道中热空气的作用，使溶液细流中的溶剂快速挥发，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，从而形成聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸初生纤维；(4)将步骤(3)的初生纤维通过导丝盘和卷绕筒而被辅助牵引出来，然后洗涤，干燥，得到聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸复合纤维。步骤(1)中所述的聚羟基丁酸己酯的数值分子量优选为1.9×105～2.6×105；所述的聚乙醇酸的分子量优选为55000～72000。步骤(1)中所述的干燥均指在50～70℃下真空干燥12～24h；步骤(2)中所述的干燥后的聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸的质量比为1∶1～6；步骤(2)中所述的溶剂为去离子水、无水乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六氟异丙醇、三氟乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醚、石油醚中的一种。步骤(2)中所述的搅拌条件下加热回流是指在500～850r/min的搅拌速度下，加热至80～95℃回流3～8h；步骤(2)中所述的过滤为减压过滤；步骤(2)中所述的脱泡方式为真空状态下脱泡，温度为70～85℃，时间为1～3h。步骤(2)中所得到的混合溶液的溶质总浓度为2～8wt.％。步骤(3)中所述的热空气为空气与水蒸气的混合气体，两者的流速比为1∶10～20。步骤(4)中所述的步骤(3)的初生纤维在甬道中停留时间为15～45s。步骤(4)中所述的洗涤为依次用无水乙醇和去离子水洗涤，洗涤次数为3～5次。步骤(4)中所述的干燥为常温常压下自然风干。一种由上述方法制备得到的用于人工前交叉韧带的复合纤维。上述的用于人工前交叉韧带的复合纤维在制备人工前交叉韧带中的应用。所述的用于人工前交叉韧带的复合纤维在制备人工前交叉韧带中的应用具体由以下步骤实现：采用捻制编织方法，将一定量的复合纤维为1束，3束捻成1股，3股捻成细绳，细绳对折后捻成直径为4～6mm的绳状物，截短至长度为20～30cm，用钢丝扎紧两端，利用缝扎方式用丝线再次固定两端，依次用无水乙醇和去离子水超声洗涤，超声功率为200～400W，洗涤时间为10～20min，洗涤次数为2～3次，常温常压下自然风干，得到聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸复合韧带。本专利技术的机理为：将聚羟基丁酸己酯与聚乙醇酸进行复合，所获得的复合纤维结合了两者的优点，既有聚羟基丁酸己酯的良好生物相容性等性能，又有聚乙醇酸赋予的优异物理机械性能与细胞亲和性等性能。此外，基于协同增强机理，复合纤维具有比单一组分更优越的性能。当复合纤维用来制备人工前交叉韧带时，新型复合韧带表现出强耐磨性、良好组织相容性与细胞亲和性、高力学性能的特点，可满足人工前交叉韧带所需的基本要求。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术所得到的聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸复合纤维作为一种新型纤维材料，其制备方法简单。基于协同增强机理，复合纤维有机结合了各组分的优点，具有组织相容性好、力学性能优异、细胞亲和性强、耐磨性高等优点，基本满足人工前交叉韧带的要求，可被应用在相关领域中。(2)通过本专利技术的复合纤维的制备方法与性能分析等研究，可为今后人工前交叉韧带材料的进一步探索与应用提供理论与实验的依据和参考。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例1(1)称量聚羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：(1)取聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸，分别干燥，备用；(2)将步骤(1)中干燥后的聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸加入到溶剂中，在搅拌条件下加热回流使充分溶解，然后过滤除掉不溶杂质，再脱泡，得混合溶液，待用；(3)采用干法纺丝技术，将步骤(2)中的混合溶液从喷丝头毛细孔中挤出溶液细流进入纺丝甬道，通过甬道中热空气的作用，使溶液细流中的溶剂快速挥发，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，从而形成聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸初生纤维；(4)将步骤(3)的初生纤维通过导丝盘和卷绕筒而被辅助牵引出来，然后洗涤，干燥，得到聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸复合纤维。

【技术特征摘要】
1.一种用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：(1)取聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸，分别干燥，备用；(2)将步骤(1)中干燥后的聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸加入到溶剂中，在搅拌条件下加热回流使充分溶解，然后过滤除掉不溶杂质，再脱泡，得混合溶液，待用；(3)采用干法纺丝技术，将步骤(2)中的混合溶液从喷丝头毛细孔中挤出溶液细流进入纺丝甬道，通过甬道中热空气的作用，使溶液细流中的溶剂快速挥发，溶液细流在逐渐脱去溶剂的同时发生浓缩和固化，从而形成聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸初生纤维；(4)将步骤(3)的初生纤维通过导丝盘和卷绕筒而被辅助牵引出来，然后洗涤，干燥，得到聚羟基丁酸己酯/聚乙醇酸复合纤维。2.根据权利要求1所述的用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的聚羟基丁酸己酯的数值分子量为1.9×105～2.6×105；所述的聚乙醇酸的分子量为55000～72000；步骤(1)中所述的干燥均指在50～70℃下真空干燥12～24h。3.根据权利要求1所述的用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的干燥后的聚羟基丁酸己酯和聚乙醇酸的质量比为1∶1～6；步骤(2)中所得到的混合溶液的溶质总浓度为2～8wt.％。4.根据权利要求1所述的用于人工前交叉韧带的复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的溶剂为去离子水、无水乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六氟异丙醇、三氟乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醚、石油醚中的一种。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于邵斌，蔡祥，吴婷，张劲林，向卫兵，
申请(专利权)人：佛山市第五人民医院佛山市干部疗养院，佛山市工伤康复中心，广东职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44