复合人工纤维元制造技术

本公开提供了一种复合人工纤维元，包括：芯线，其由可降解的聚合物纤维制成；以及支撑层，其包覆于所述芯线的外部，所述支撑层具有由通过静电纺丝获得的纤维编织而成的网格、以及生长因子，所述网格的所述纤维沿多个方向随机分布，在所述静电纺丝过程中，将所述芯线作为收集装置，所述纤维由可降解的高分子材料制成。根据本公开，能够在保留材料的生物可降解特性的同时提高其亲水性，因此能够有助于细胞的爬覆生长。的爬覆生长。

【技术实现步骤摘要】
复合人工纤维元
[0001]本申请是申请日为2019年10月21日、申请号为2019110021346、专利技术名称为复合人工纤维元及人工韧带的专利申请的分案申请。


[0002]本公开属于生物医用复合材料领域，特别涉及一种复合人工纤维元。

技术介绍

[0003]在骨科损伤中，膝关节十字韧带的损伤与撕裂是一种常见的运动损伤，其发病率较高。由于十字韧带特殊的生物结构和活性，一旦发生损伤或者撕裂，其自身无法正常的自然愈合，只能通过移植手术来达到治疗的效果。目前常用的移植物主要有三大类：自体、异体和人工移植物。其中，自体移植物存在手术创伤大、并发症多、恢复慢等问题；异体移植物具有来源缺乏、感染风险、免疫排斥等问题。因此，鉴于自体和异体移植物存在的上述问题，大多数手术选择使用人工移植物，即人工韧带。
[0004]现有的人工韧带主要采用高分子聚合物的纺织产品作为韧带替代，例如以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料为主要成分构成的LARS、Neo
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ligaments人工韧带等，由于具有较稳定的力学性能，在手术中被广泛地使用。然而，此类人工韧带因其具有在生物体内不可降解性、疏水性等不利于细胞再生的生物惰性的性质，在大多数国家例如美国和欧洲各国都已经被禁止在临床使用。
[0005]随着再生医学的逐步兴起，在可降解材料上进行分子修饰，引起细胞整合素的相互作用，诱导细胞的增殖、分化，以及细胞外基质的合成与组装，从而启动机体的再生系统，正逐渐成为植入性类医疗器械的发展趋势。组织工程等的学科正是主要致力于组织和器官的形成和再生，其核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态结构和功能的重建并达到永久性替代。在专利文献1(CN105828846A)中，提出一种全部或者部分由PCL(聚己内酯)纤维构成的人工韧带假体，属于一种可生物降解和生物融合的人工韧带，其消除了对不可降解的人工合成支架的担忧和不确定性。此类人工韧带不仅可以生物降解，还可以被任意地种植以促进具有可控细胞及组织活性的功能性组织的形成，并保持良好的机械性能。此类人工韧带可被其植入的生物体缓慢吸收，以被等同于天然韧带的功能性组织逐步地取代。
[0006]然而，组织工程对于人体韧带的再生修复研究，目前仍处于早期阶段，其存在较多有待解决的关键技术问题，例如材料的亲水性能不佳，无法实现对细胞的有效吸附，如何实现生长因子与高分子材料的有机结合等。

技术实现思路

[0007]本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种亲水性能优良并能实现生长因子与高分子材料的有机融合的复合人工纤维元及人工韧带。
[0008]为此，本公开一方面提供了一种复合人工纤维元，其特征在于，包括：芯线；以及支
撑层，其覆盖于所述芯线的外部，所述支撑层具有由纤维编织而成的网格、以及生长因子，其中，所述纤维包含可降解的疏水性高分子材料和亲水性高分子材料。
[0009]在本公开的一方面中，采用包含可降解的疏水性高分子材料和亲水性高分子材料的纤维作为复合人工纤维元的支撑层，使复合人工纤维元在保留材料的生物可降解特性的同时，又能够提高亲水性，因此能够有助于细胞的爬覆生长。另外，生长因子与高分子材料有机融合，能够减少材料浸渍生物试剂时产生的如皱缩、仅表面的不完善的生物活性等问题的发生，从而能够提高复合人工纤维元的生物活性，将其应用于人工韧带时，能够更好地促进韧带的再生。
[0010]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述纤维包含由所述疏水性高分子材料组成的疏水嵌段和由所述亲水性高分子材料组成的亲水嵌段。在这种情况下，亲水嵌段能够提高纤维的亲水性，从而能够提高支撑层的亲水性，进而能够有助于细胞的爬覆生长。
[0011]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，所述疏水嵌段与所述亲水嵌段可以交替排列。由此，既能够使支撑层具有生物可降解性能，又能够提高其亲水性，因此能够有助于细胞的爬覆生长。
[0012]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述芯线由聚合物纤维制备而成，所述聚合物纤维的杨氏模量为50GPa至150GPa。在这种情况下，芯线具有较高的力学强度，能够为复合人工纤维元提供有效的强度支持，使其在拉力方向能够具有较好的力学支撑力。
[0013]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述支撑层经静电纺丝制备而成。在这种情况下，能够将生长因子和高分子材料有机地结合在一起，不仅能够解决生长因子和高分子材料的融合问题，同时能够减少材料浸渍生物试剂时产生的例如皱缩、仅表面的不完善的生物活性等问题。另外，通过静电纺丝工艺，能够使支撑层达到微纳级的超细纤维多孔结构，该结构与天然细胞外基质的主要成分(胶原蛋白)十分类似，能够最大程度地仿生体内的ECM(细胞外基质)结构。此外，经静电纺丝制备的支撑层具有较高的孔隙率和较大的比表面积，由此在植入人体组织后，能够更有利于细胞的黏附、分化、增值和分泌ECM。
[0014]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述生长因子的溶剂为选自水溶液、盐溶液、缓冲液和细胞培养基中的至少一种。由此，能够满足不同的应用环境下对复合人工纤维元材料的结构和性能等的不同需求。
[0015]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述生长因子还包含抗菌物质，所述抗菌物质包含选自青霉素类、头孢菌素类、碳青酶烯类、氨基糖甙类、四环素类、大环内酯类、糖甙类、磺胺类、喹诺酮类、硝咪唑类、林克胺类、磷霉素、氯霉素、对粘菌素B、杆菌肽中的一种以上。由此，能够满足不同的应用环境下对复合人工纤维元材料的生物性能的不同需求。
[0016]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述纤维的玻璃态转化温度不高于人体正常体温。因此，将本公开的复合人工纤维元应用于人体组织治疗时，该纤维在人体内能够保持为橡胶态(高弹态)，该橡胶态的纤维能够释放由外力等引起的应力集中，改善复合人工纤维元的韧性。
[0017]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述疏水性高分子材料为聚酯嵌段，所述聚酯嵌段为选自丙交酯、己内酯、对二氧环己酮和乙交酯中至少一种单体的聚合物，或者选自丙交酯、己内酯、对二氧环己酮和乙交酯中至少一种单体的聚合物的共混物。由此，能够使得复合人工纤维元在可降解的同时保持良好的生物相容性，有利于其在植入式医疗器械等方面的应用。
[0018]另外，在本公开的一方面所涉及的复合人工纤维元中，可选地，所述亲水性高分子材料为选自淀粉、蛋白质、纤维素类天然高分子、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、N
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(2
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羟丙基)甲基丙烯酰胺、二乙烯基醚马来酸酐、聚(2
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乙基
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唑啉)、聚磷酸酯、聚磷腈中的一种以上。由此，能够使得复合人工纤维元具有良好的亲水性，从而能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合人工纤维元，其特征在于：包括：芯线，其由可降解的聚合物纤维制成；以及支撑层，其包覆于所述芯线的外部，所述支撑层具有由通过静电纺丝获得的纤维编织而成的网格、以及生长因子，所述网格的所述纤维沿多个方向随机分布，在所述静电纺丝过程中，将所述芯线作为收集装置，其中，所述纤维由可降解的高分子材料制成。2.如权利要求1所述的复合人工纤维元，其特征在于：所述可降解的高分子材料由疏水性高分子材料和亲水性高分子材料混合而成。3.如权利要求1或2所述的复合人工纤维元，其特征在于：所述聚合物纤维为选自聚对二氧环己酮、聚酰胺聚合物、聚酯聚合物、乙烯或聚丙烯中的至少一种。4.如权利要求1所述的复合人工纤维元，其特征在于：所述生长因子为神经生长因子NGF、纤维细胞生长因子FGF或促进腱骨愈合的生长因子，所述生长因子还包括抗菌物质。5.如权利要求1所述的复合人工纤维元，其特征在于：所述聚合物纤维的杨氏模量为50GPa至150GPa。6.如权利要求4所述的复合人工纤维元，其特征在于：所述生长因子添加于所述纤维之间形成的缝隙中。7.如权利要求2所述的复合人工纤维元，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杨，赵金忠，蒋佳，张泽人，王立人，康育豪，
申请(专利权)人：深圳市立心科学有限公司，
类型：发明
国别省市：