一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件，包括肌腱器件，所述肌腱器件具有类似肌腱组织的级联结构，所述级联结构采用18根五级结构纤维束编织而成，所述五级结构纤维束由7根四级结构的纤维束加捻而成，所述四级结构的纤维束由3根三级结构的纤维束加捻而成，所述三级结构的纤维束由两根纤维束加捻而成；本发明专利技术还公开了智能肌腱修复器件的制备方法，本发明专利技术具有双向拉伸或收缩形状记忆功能，给予细胞和支架材料复合物一定的机械应力刺激，促进细胞发挥功能，在体内诱导肌腱、韧带组织再生。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件
本专利技术涉及一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件，还涉及该智能肌腱修复器件的制备方法。
技术介绍
由于肌腱本身结构和功能具有特殊性,由少量的细胞和大量的基质及致密纤维等构成，实施连接和力学传导功能。由于自身修复能力有限，使得肌腱损伤的修复至今仍是临床医学的难点，除了传统的自体(来源受限)和异体(免疫排斥反应)组织移植外，目前主要的修复技术是采用生物医用材料来替代肌腱损伤。人工肌腱虽然研究历史悠久，材料多种多样，但绝大部分因在体内长期不能腱化、吸收、产生粘连、拉应力不足等缺点，只能作为暂时代用品，限制了其在临床上的应用。寻找用于肌腱损伤的修复材料仍然是临床面临的难题。蓬勃发展起来的肌腱组织工程是一个有潜在应用前景的技术，可望从根本上解决肌腱损伤修复的难题。组织工程肌腱在组织形态学上取得了令人鼓舞的进步，但要用于临床仍然面临很多技术困难。研究开发具有良好性能的支架材料是肌腱组织工程研究的热点和难点。天然高分子材料、人工合成材料各有优缺点，除材料的特性外，支架的微观结构、几何特征能否利于胶原纤维的平行排列。支架在一定时间内是否能够具有足够的强度承受生理负荷，以便适当的术后运动，促进细胞的黏附和增殖。目前组织工程肌腱支架材料的研究已经取得了显著的成果，组织工程支架能促进和支持肌腱组织再生，也能提高组织的修复能力。但如何解决体外构建的组织工程肌腱力学强度仍较天然组织差的问题，人工合成材料存在体内降解过程中局部酸性产物蓄积的问题，植入体内保证支架材料在体内降解的同时，能否提供肌腱再生过程中正常的力学刺激等问题。而解决该问题的关腱在于实现新生肌腱胶原纤维的有序排列，因为肌腱力学强度主要取决于其有序排列的胶原纤维。目前，研究证实，肌腱再生过程中正常的力学刺激对新生肌腱的“塑形”非常重要,其可诱导新生胶原纤维生长并取向排列,进而提高新生肌腱力学强度。许多科研单位(如美国北卡罗来纳大学、匹兹堡大学、辛辛那提大学和四川大学等)都开展了力学刺激尤其是周期性力学应变用于肌腱组织工程的研究。但目前只能在体外构建组织工程肌腱时，借助额外的机械装置，给支架提供应力刺激。支架植入体内后，在术后早期需制动，以防缝合处发生断裂；而造成肌腱无法得到正常力学刺激(功能刺激)，发生粘连，导致功能恢复差，二次手术率很高。因此，如何在术后早期提供肌腱再生过程中可控的力学刺激和功能锻炼是目前组织工程肌腱修复研究的十分重要问题。由上可知，解决这些问题已是迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了提供一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件，具有双向拉伸或收缩形状记忆功能，给予细胞和支架材料复合物一定的机械应力刺激，上述级联结构、细胞外基质、应力刺激共同构成修复细胞的微环境条件，使细胞向目标组织正常分化，促进细胞发挥功能，在体内诱导肌腱、韧带组织再生。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件，其特征在于：包括肌腱器件，所述肌腱器件具有类似肌腱组织的级联结构，所述级联结构采用18根五级结构纤维束编织而成，其编织角为20-40度，直径为8-10mm，所述五级结构纤维束由7根四级结构的纤维束加捻而成，所述四级结构的纤维束由3根三级结构的纤维束加捻而成，所述三级结构的纤维束由两根纤维束加捻而成，所述纤维束包括具有双向形状记忆高分子材料构成的基体，并经过细胞外基质进行修饰。进一步，所述基体是一包括聚乙交酯、聚乳酸、聚己内酯及其共聚物所组成的多嵌段共聚物，所述多嵌段共聚物具有软硬两种链段，其中所述软链段的熔点温度为30度－40度，硬链段的熔点温度或玻璃化转变温度为140度－230度。进一步，所述细胞外基质包括胶原、纤维黏连蛋白和层黏连蛋白。进一步，所述纤维束的直径为200nm－1.5μm。进一步，所述智能肌腱修复器件的形状为条绳状或扁平状,直径范围1mm－8mm，长度范围10mm－50mm。本专利技术的目的之二，是在于提供一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件的制备方法，制备简单，成本低，所得产品性能好。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：基体多嵌段聚酯共聚物的制备：第一步，端羟基聚酯均聚物和共聚物的合成：1、聚已内酯(PCL)的制备：在已充分干燥并带有搅拌装置的反应器中，在氮气的保护下，先加入引发剂乙二醇和催化剂辛酸亚锡，搅拌5-10min后，再加入的单体，然后将体系置于110-130℃油浴里反应24小时，反应结束后，体系降至60℃，此时加入四氢呋喃释析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，过滤，在35℃下干燥至恒重，得到端羟基聚酯共聚物；其中，所述单体为己内酯(CL)，单体与乙二醇摩尔比为26:1-35:1，乙二醇与辛酸亚锡摩尔比为100:1-110:1；上述所得聚已内酯(PCL)分子量为3000-4000、熔点为40-46℃；2、L-丙交酯-co-乙交酯(PLLGA)的制备：在已充分干燥并带有搅拌装置的反应器中，在氮气的保护下，先加入引发剂乙二醇和催化剂辛酸亚锡，搅拌5-10min后，再加入的单体，然后将体系置于110-130℃油浴里反应24小时，反应结束后，体系降至60℃，此时加入四氢呋喃释析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，过滤，在35℃下干燥至恒重，得到端羟基聚酯共聚物；其中，所述单体为L-丙交酯(LLA)和乙交酯(GL)的组合物，其中LLA与GL单体摩尔比为3:1-4:1，总单体与乙二醇摩尔比为86:1-95:1，乙二醇与辛酸亚锡摩尔比为100:1-110:1；上述所得L-丙交酯-co-乙交酯(PLLGA)分子量为6500-7200、熔点为160℃；第二步，进行缩聚反应：按端羟基聚酯共聚物中羟基与六亚甲基二异氰酸酯中异氰酸的摩尔比为1:1.1-1:1.5的比例进行以下缩聚反应，将上述所得的PCL均聚物与六亚甲基二异氰酸酯在85℃下搅拌反应1小时，再加入PLLGA共聚物，继续反应6小时，然后降温，加入N，N-二甲基甲酰胺溶剂，配成重量百分比为10-15wt％的溶液，倒入聚四氟乙烯模具里，在80℃烘箱烘24小时后，放入80℃真空烘箱抽真空继续干燥到恒重，最后，得到分子量高达55-60万的PCL均聚物含量为70wt％的具有两熔点的(低熔点为35-38℃和高熔点155-157℃)的多嵌段聚酯共聚物的双向形状记忆高分子材料。步骤二：首先将步骤一中制的基体，即具有双向形状记忆高分子材料的多嵌段聚酯共聚物作为岛相，将增塑改性聚乙烯醇为海相，采用定岛型海岛双组份熔融纺丝法制备微纳米级形状记忆纤维；其中端羟基聚酯共聚物与聚乙烯醇体积比在7:3-9:3，纺丝温度为200-220℃。最终可得到直径约10-15微米的形状记忆微米纤维束，微米纤维束在海相材料的支撑下完成后续加捻后，再进行海相PVA的热水溶解，可获得微纳米纤维束结构，其直径为200纳米—1微米。其次是制作双向形状记忆纤维束：以上述双向形状记忆微米纤维束为基础，第一是将两根纤维束一起加捻，捻度为每米5-15个，得到直径为0.31毫米的三级结构的纤维束，第二将三根三级结构的纤维束一起加捻，捻度为每米8-10个，得到直径为0.67毫米的四级结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件，其特征在于：包括肌腱器件，所述肌腱器件具有类似肌腱组织的级联结构，所述级联结构采用18根五级结构纤维束编织而成，其编织角为20?40度，直径为8?10mm，所述五级结构纤维束由7根四级结构的纤维束加捻而成，所述四级结构的纤维束由3根三级结构的纤维束加捻而成，所述三级结构的纤维束由两根纤维束加捻而成，所述纤维束包括具有双向形状记忆高分子材料构成的基体，并经过细胞外基质进行修饰。

【技术特征摘要】
1.一种具有双向形状记忆功能的智能肌腱修复器件，其特征在于：包括肌腱器件，所述肌腱器件具有类似肌腱组织的级联结构，所述级联结构采用18根五级结构纤维束编织而成，其编织角为20-40度，所述级联结构的直径为8-10mm，所述五级结构纤维束由7根四级结构的纤维束加捻而成，所述四级结构的纤维束由3根三级结构的纤维束加捻而成，所述三级结构的纤维束由两根纤维束加捻而成，所述纤维束包括具有双向形状记忆高分子材料构成的基体，并经过细胞外基质进行修饰，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永明，胡克勤，胡金莲，朱勇，黄华华，吕晶，
申请(专利权)人：绍兴县易比纺织科技有限公司，香港理工大学，
类型：发明
国别省市：