一种仿生人工韧带材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种生物相容性仿生人工韧带材料及其制备方法，所述仿生人工韧带材料是由细菌纤维素凝胶经裁剪、加捻、编织等步骤得到。该仿生人工韧带材料具有良好的柔韧性和优异的力学性能，优于天然韧带，可以完全满足的人工韧带替代品的力学性能需求。同时，该仿生人工韧带材料亲水性好，具有良好的生物相容性，不引起免疫反应，利于成纤维细胞在其表面粘附、增殖，且在体液环境下不发生降解，可长期保持结构和性能的稳定性。此外，所述仿生人工韧带材料的原料易于获取，制备方法简单、环保，便于设计和批量生产，具有重要的临床应用价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生人工韧带材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物医学材料以及医疗器械
，尤其涉及一种仿生人工韧带材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在日常生活和体育活动中，膝关节韧带损伤时有发生，我国人口众多，患者群体更为庞大。韧带损伤将导致膝关节不稳定，继而引发半月板损伤和膝骨关节炎，影响患者生活和工作。专业运动员人群在比赛场上韧带损伤更是屡见不鲜，轻则影响赛季，重则危及职业生涯，前交叉韧带损伤堪称专业运动员的“梦魇”。
[0003]移植重建是目前韧带损伤治疗的主要手段，临床上重建韧带最常用的材料包括以下三种：自体移植物(自体肌腱)、异体移植物(同种异体肌腱)与人工韧带。自体移植物无疾病传播风险，无免疫排斥，力学性能优异，但是来源有限，会造成取材部位创伤，且并发症多，恢复周期长；异体移植物避免了取材部位的创伤，但存在疾病传播风险和免疫排斥，且质量层次不齐，费用昂贵。
[0004]目前临床使用最成熟的人工韧带是由法国Laboureau公司开发的LARS人工韧带，它是以聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)为原材料。尽管没有生物毒性，力学强度高，但还是存在亲水性较差，不可降解，组织相容性差，难以诱导新生组织长入，产生异物排斥反应、引起关节炎等并发症，同时材料易疲劳及折断、硬度大易磨损，大大影响韧带的长期修复愈合效果。
[0005]因此，目前尚缺乏一种组织相容性好、力学强度高且耐疲劳的理想人工韧带材料。
[0006]细菌纤维素(BC)是一种在自然环境下由微生物发酵产生纳米级纤维材料，具有由纳米纤维构成的精致天然纤维网状结构。细菌纤维素具有许多独特的性质，如高结晶度和高化学纯度，高抗张强度和弹性模量，很强的水结合性，极佳的形状维持能力和抗撕性能，较高的生物适应性和良好的生物降解性。而且，细菌纤维素拥有优越的生物相容性，这些特点使细菌纤维素在食品、医药、化工等方面得到广泛的应用。由细菌纤维素制成的生物医用材料如晶状体替换材料，创口敷料等对均表现出良好的治疗作用，在部分国家已经商品化。这些优异性能也使细菌纤维素成为研制人工韧带和肌腱的理想材料。
[0007]公开号为CN106730016A的中国专利公开了一种活性修饰改项人工韧带的制备工艺，通过将蚕丝、细菌纤维素等原料制成复合溶液，再进行纺丝、编织得到人工韧带；公开号为CN105963777A的中国专利公开了一种细菌纤维素膜组织工程化人工肌腱支架的制备方法，通过对细菌纤维素湿凝胶膜进行模压，得到了组织工程化人工肌腱支架。但是，目前尚未见直接利用细菌纤维素制备人工韧带替代材料的报道。
[0008]公开号为CN109295546B公开了一种仿生多级螺旋超韧纳米复合纤维及其制备方法，通过将分散的细菌纤维素纳米纤维和海藻酸钠溶液复合，经湿法纺丝得到单丝，再经反复加捻得到力学增强的纳米复合纤维。然而，目前尚未见结合加捻和编织方法进行细菌纤维素相关的线绳材料制备的报道。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种具有较强的耐磨性与抗疲劳性的仿生人工韧带材料及其制备方法。
[0010]本专利技术提供了一种仿生人工韧带材料，由细菌纤维素凝胶经加捻或加捻后编织或编织后得到。
[0011]优选的，所述细菌纤维素凝胶的厚度为0.1～10mm；所述细菌纤维素凝胶的宽度为1～10mm。
[0012]优选的，所述加捻的捻度为1～1000/m。
[0013]优选的，所述仿生人工韧带的拉伸强度为80～200MPa；所述仿生人工韧带的韧性为26～50MJ/m3。
[0014]本专利技术还提供了一种仿生人工韧带材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将细菌纤维素凝胶进行加捻、编捻或编织，得到仿生人工韧带材料。
[0016]优选的，所述细菌纤维素凝胶先在碱性溶液中进行浸泡处理、水洗至中性，然后进行加捻。
[0017]优选的，所述碱性溶液选自碱金属氢氧化物水溶液；所述碱性溶液的浓度为0.01～0.1mol/L；所述浸泡处理的温度为40℃～60℃；所述浸泡处理的时间为20～40min。
[0018]优选的，加捻后得到单丝，然后将单丝织造成型，得到仿生人工韧带材料；
[0019]或者，加捻后得到单丝，将n1根单丝合并加捻后，得到仿生人工韧带材料；
[0020]或者，加捻后得到单丝，将n1根单丝合并加捻后，得到股线；将n2根股线合并加捻后，得到仿生人工韧带材料；
[0021]或者，加捻后得到单丝，将n1根单丝合并加捻后，得到股线；将n2根股线合并加捻后，得到复捻股线；然后将n3根复捻股线合并加捻后，得到仿生人工韧带材料；
[0022]所述n1、n2与n3各自独立地为大于等于2的整数。
[0023]优选的，所述n1、n2与n3各自独立地为3～8的整数。
[0024]优选的，所述n1根单丝合并加捻的捻度为1～1000/m；
[0025]n2根股线合并加捻的捻度为1～1000/m；
[0026]n3根复捻股线合并加捻的捻度为1～1000/m。
[0027]本专利技术提供了一种生物相容性仿生人工韧带材料，所述仿生人工韧带材料是由细菌纤维素凝胶经裁剪、加捻、编织等步骤得到。所述人工韧带材料的组分细菌纤维素纳米纤维本身具有极佳的力学性能，并且纳米纤维之间互相连接形成一个整体网络，有利于应力传递，通过加捻和编织处理又进一步地增加了纤维之间抱合力、耐磨性和抗疲劳等性能，优于天然韧带，可以完全满足的人工韧带替代品的力学性能需求。同时，该仿生人工韧带材料亲水性好，具有良好的生物相容性，不引起免疫反应，利于成纤维细胞在其表面粘附、增殖，且在体液环境下不发生降解，可长期保持结构和性能的稳定性。此外，所述仿生人工韧带材料的原料易于获取，制备方法简单、环保，便于设计和批量生产，具有重要的临床应用价值。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1中得到的单丝的应力应变曲线图(左)及其在磷酸盐缓冲液中的力学稳定性结果图(右)；
[0029]图2为本专利技术实施例1中得到的单丝截面扫描电子显微镜照片；
[0030]图3为本专利技术实施例2中得到的双股线的实物照片(左)和偏光显微镜照片(右)；
[0031]图4为本专利技术实施例3中得到的三股线的实物照片(左)和3股复捻股线的实物照片(右)；
[0032]图5为本专利技术实施例4中得到的三股捻绳的实物照片；
[0033]图6为本专利技术实施例2中在双股线表面粘附与增殖的间充质干细胞的染色照片；
[0034]图7为本专利技术实施例3中三股复捻股线作为人工韧带材料用于兔子的韧带置换过程及治疗效果图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生人工韧带材料，其特征在于，由细菌纤维素凝胶经加捻或加捻后编织或编织后得到。2.根据权利要求1所述的仿生人工韧带材料，其特征在于，所述细菌纤维素凝胶的厚度为0.1～10mm；所述细菌纤维素凝胶的宽度为1～10mm。3.根据权利要求1所述的仿生人工韧带，其特征在于，所述加捻的捻度为1～1000/m。4.根据权利要求1所述的仿生人工韧带材料，其特征在于，所述仿生人工韧带的拉伸强度为80～200MPa；所述仿生人工韧带的韧性为26～50MJ/m3。5.一种仿生人工韧带材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将细菌纤维素凝胶进行加捻、编捻或编织，得到仿生人工韧带材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素凝胶先在碱性溶液中进行浸泡处理、水洗至中性，然后进行加捻。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液选自碱金属氢氧化物水溶液；所述碱性溶液的浓度为0.01～0.1mol/L；所述浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，高怀岭，王广振，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：