一种医用凝胶型仿生肌肉材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种医用凝胶型仿生肌肉材料及其制备方法，将聚乙烯醇固体颗粒在加温和持续搅拌下溶解分散在乙二醇、丙三醇、纯净水组成的混合溶液中，至聚乙烯醇完全溶解，再搅拌加入适量乳化剂、消泡剂、色料等得到混合粘稠溶胶，再倒入成型模具中冷却成型，得到凝胶产物，再将产物放入酒精中浸泡一段时间后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料。本发明专利技术得到的肌肉材料显示出与人体肌肤相近的弹性、硬度、强度等力学性能及稳定的超声透过性能，能够很好地模拟人体肌肤材质的针刺、超声、开刀手术效果。

Medical gel type biomimetic muscle material and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种医用凝胶型仿生肌肉材料及其制备方法
本专利技术涉及一种医用凝胶型仿生肌肉材料及其制备方法，属于医疗材料、仿生材料领域。
技术介绍
为了将医学院的学生和临床医疗工作者训练成具有实践动手操作能力的训练有素的医生，使用医学模型进行操作训练是一种很好的仿真教学模式。这种医学模型不仅能大大加快医学人才的培养速度，而且随着3D打印技术的飞速发展，很多复杂的器官模型和手术规划都完全可以根据需求实现定制化制作，这种仿真模型训练在临床上的使用常常能够提升手术效果，大大降低手术的风险。传统医疗模型所使用的材料主要以塑料和硅橡胶为主，这些材料制作的模型具有很多不足：(1)跟人体肌肉相比质感和触感相差太大，(2)不能针刺或者针刺效果与人体肌肉不符，(3)切割、开刀等手术项目不能演练，或者仿真性不高，(4)硬度太大，(5)使用寿命较短，(6)不透B超或超声透过性太差等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种医用凝胶型仿生肌肉材料及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种医用凝胶型仿生肌肉材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，取180-210重量份的乙二醇、180-210重量份的丙三醇和130-160重量份的纯净水，混合三者得到混合液；第二步，将30-60重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到所述混合液中，在90摄氏度下加热搅拌2-3h使聚乙烯醇固体颗粒完全溶解，分散均匀，为组分A；第三步，将6-10重量份的乳化剂、0.5-2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的色料依次缓慢加入到组分A中，持续搅拌30min，得到均匀的粘稠溶胶；第四步，将得到的粘稠溶胶，倒入成型模具中，静置冷却放置12-20h，得到凝胶B；第五步，将上述得到的凝胶B用清水洗涤后放置于酒精中浸泡5-6h后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料；所述的制备方法，第二步中聚乙烯醇的平均聚合度优选为500～2000，纯度大于80％；所述的制备方法，第三步中所述的乳化剂为月桂醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和苯乙基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种的混合物。所述的制备方法，第三步中所述的消泡剂为无硅聚醚型消泡剂。所述的制备方法，第三步中所述的色料为水溶性较好的肉色色料。所述的制备方法，第四步中所用的成型模具定制的3D打印模具。根据所述制备方法制备的医用凝胶型仿生肌肉材料，所述的仿生肌肉材料为凝胶状，具有稳定的超声透过性能，密度1.08-1.10g/cm3，硬度4-5HA(邵氏硬度)，拉伸杨氏弹性模量0.28-0.33MPa。本专利技术一种医用凝胶型仿生肌肉材料及其制备方法具有以下优点：一是本专利技术制备的仿生肌肉材料由可生物降解的聚合物制成，具有环境友好、环保无害、无毒无味等特点；二是与人体肌肤性能很接近，能很好的模拟人体肌肤的质感和触感，仿真度很高；三是针刺效果和开刀效果与人体肌肉很像，可以很好地进行针刺和开刀手术训练；四是超声性能非常类似于人体肌肉，超声透过效果好，超声图像清晰，在肌肉内部设置血管、组织、病灶等均可以通过B超清晰地观测到，针刺、手术和超声可以同时进行训练，是一种制备医疗模型的好材料。附图说明图1是医用凝胶型仿生肌肉材料的制备方法及步骤示意图；具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商建议的条件。除非另外说明，否则百分比都是按重量计算，所用原料、试剂、溶剂均为市售产品。如图1所示，一种医用凝胶型仿生肌肉材料的制备方法，包括如下步骤：第一步，取180-210重量份的乙二醇、180-210重量份的丙三醇和130-160重量份的纯净水，混合三者组成混合液；第二步，将30-60重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到所述混合液中，在90摄氏度下加热搅拌2-3h使聚乙烯醇固体颗粒完全溶解，分散均匀(以无颗粒物存在为准)，为组分A；第三步，将6-10重量份的乳化剂、0.5-2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的色料依次缓慢加入到组分A中，持续搅拌30min，得到均匀的粘稠溶胶；第四步，将上述得到的粘稠溶胶，倒入成型模具中，静置冷却放置12-20h，得到凝胶B；第五步，将上述得到的凝胶B用清水洗涤后放置于酒精中浸泡5-6h后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料；所述的一种医用凝胶型仿生肌肉材料的制备方法，第二步中聚乙烯醇的平均聚合度优选为500～2000，纯度大于80％；第三步中所述的乳化剂，优选为月桂醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和苯乙基酚聚氧乙烯醚中的一种或2种的混合物；第三步中所述的消泡剂，优选为无硅聚醚型消泡剂；第三步中所述的色料，优选为水溶性较好的肉色色料；第四步中所用的成型模具优选为定制的3D打印模具。实施例1：a)将180重量份的乙二醇、180重量份的丙三醇和130重量份的纯净水制成混合液；b)将30重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到上述混合液中，在90摄氏度下加热搅拌2-3h左右让聚乙烯醇完全溶解，溶解均匀(以无颗粒物存在为准)，为组分A1；c)将6重量份的乳化剂、0.5重量份的消泡剂和0.1重量份的色料依次缓慢加入到组分A1中，持续搅拌30min左右，得到均匀粘稠溶胶；d)将上述得到的粘稠溶胶，倒入设置有仿真血管的成型模具中，静置冷却放置12-20h，得到凝胶B1；e)将上述得到的凝胶B1使用清水洗涤2遍后放置于酒精中浸泡5-6h后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料，记号：P-CCD-A01。实施例2：a)将190重量份的乙二醇、200重量份的丙三醇和140重量份的纯净水制成混合液；b)将40重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到上述混合液中，在90度下加热搅拌2-3h左右让聚乙烯醇完全溶解，溶解均匀(以无颗粒物存在为准)，为组分A2；c)将7重量份的乳化剂、1.0重量份的消泡剂和0.4重量份的色料依次缓慢加入到组分A2中，持续搅拌30min左右，得到均匀粘稠溶胶；d)将上述得到的粘稠溶胶，倒入设置有仿真血管的成型模具中，静置冷却放置12-20h，得到凝胶B2；e)将上述得到的凝胶B2使用清水洗涤2遍后放置于酒精中浸泡5-6h后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料，记号：P-CCD-A02。实施例3：a)将200重量份的乙二醇、180重量份的丙三醇和150重量份的纯净水制成混合液；b)将50重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到上述混合液中，在90度下加热搅拌2-3h左右让聚乙烯醇完全溶解，溶解均匀(以无颗粒物存在为准)，为组分A3；c)将8重量份的乳化剂、1.5重量份的消泡剂和0.4重量份的色料依次缓慢加入到组分A3中，持续搅拌30min左右，得到均匀粘稠溶胶；d)将上述得到的粘稠溶胶，倒入设置有仿真血管的成型模具中，静置冷却放置12-20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用凝胶型仿生肌肉材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n第一步，取180-210重量份的乙二醇、180-210重量份的丙三醇和130-160重量份的纯净水，混合三者得到混合液；/n第二步，将30-60重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到所述混合液中，在90摄氏度下加热、搅拌2-3h使聚乙烯醇固体颗粒完全溶解，分散均匀，为组分A；/n第三步，将6-10重量份的乳化剂、0.5-2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的色料依次缓慢加入到组分A中，持续搅拌30min，得到均匀的粘稠溶胶；/n第四步，将得到的粘稠溶胶，倒入成型模具中，静置冷却放置12-20h，得到凝胶B；/n第五步，将上述得到的凝胶B用清水洗涤后放置于酒精中浸泡5-6h后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种医用凝胶型仿生肌肉材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，取180-210重量份的乙二醇、180-210重量份的丙三醇和130-160重量份的纯净水，混合三者得到混合液；
第二步，将30-60重量份的聚乙烯醇固体颗粒加入到所述混合液中，在90摄氏度下加热、搅拌2-3h使聚乙烯醇固体颗粒完全溶解，分散均匀，为组分A；
第三步，将6-10重量份的乳化剂、0.5-2重量份的消泡剂和0.1-0.5重量份的色料依次缓慢加入到组分A中，持续搅拌30min，得到均匀的粘稠溶胶；
第四步，将得到的粘稠溶胶，倒入成型模具中，静置冷却放置12-20h，得到凝胶B；
第五步，将上述得到的凝胶B用清水洗涤后放置于酒精中浸泡5-6h后得到稳定的凝胶型仿生肌肉材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：第二步中聚乙烯醇的平均聚合度优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：张效迅，马芳，张辉开，杜秋芳，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，鑫烯三维科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31