專利名稱：一種組織工程人工肌腱支架增強體及其制備方法
技術領域：
本發明屬于人工肌腱支架輔助材料及其制備領域，特別涉及一種組織工程人工肌 腱支架增強體及其制備方法。
背景技術：
肌腱損傷是存在于從事體育運動人群的常見損傷之一。目前的治療方法存在著一 定的局限性或不足。組織工程技術的誕生和發展為臨床肌腱修復提供了一種更為理想的、 符合生理特點的方法。用組織工程技術修復肌腱缺損，就是獲取少量的肌腱種子細胞在體 外培養擴增后和生物可降解支架結合成復合物，將其植入缺損部位后種子細胞增殖、分化、 分泌基質，形成修復組織，生物材料逐漸降解，最終達到生物學意義上的完全修復。其中支 架在組織工程技術中占有非常重要的地位，它不僅起支撐作用，保持原有組織的形狀，而且 還起到模板作用，為細胞提供寄宿、成長、分化和增殖的場所，對受損組織的再生進行引導 和對再生組織的結構進行控制，是決定組織工程技術是否能用于臨床的關鍵 因素。在生物 可降解材料選用中，天然高分子材料降解周期一般較為固定，而合成高分子材料的組成、結 構和降解行為更易于控制，迄今應用最廣、研究最多的是生物可降解聚酯類材料，如聚乙 交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)和聚乙交酯丙交酯(PGLA)等。由纖維組成的組織工程支架通常稱之為“纖維基組織工程支架”，多應用于肌腱和 韌帶組織工程中。目前已有的纖維基組織工程肌腱支架研究有(1)以纖維束直接作為支架。利用紡絲技術將PGA、PLA等生物材料做成纖 維，用纖維束作為支架。Alexander H等用PLA細絲與碳纖維的復合材料作為支架Alexander HiWeiss AB,Parsons JR. Ligament and tendon repair with an absorbable polymer-coated carbonfiber stent. Bull Hosp Jt Dis Orthop Inst,1986，46(2) 155-173;曹誼林等將從小牛肩和膝部的肌腱組織中獲取肌腱細胞，接種于索條狀PGA網狀 支架上Cao YL，Vacanti JP, Ma X，et al. Generation of neo-tendon using synthetic polymers seeded with tenocytes· Transplant Proc，1994，26 (6) :3390_3391 ]；項舟等用 肌腱細胞與碳纖維增強PGA加膠原表面涂層材料體外聯合培養項舟，楊志明.組織工程人 工肌腱的實驗研究.中華手外科雜志，2000，16 (3) :140-143；曲彥隆等制作了梯度降解肌 腱支架，支架材料采用聚二氧雜環己烷(PDS)、聚己酸內酯(PCL)、PGLA三種成分曲彥隆， 楊志明，謝慧琪，等.梯度降解三維支架材料與肌腱細胞復合培養的實驗研究.中華顯微外 科雜志，2004，27 (3) :193-195。(2)編織類支架。編織是一組紗線沿O度方向延伸，而且所有紗線都偏移一 個合適的角度，然后交織在一起形成織物的過程。Cooper J等以PGLA長絲為原料，分 別采用圓形編織法和矩形編織法制作了前十字韌帶支架Cooper J，Lu H，Ko FK, et al. Fiber-basedtissue-engineered scaffold for ligament replacement design considerations and in vitroevaluation. Biomaterials，2005，26(13) : 1523-1532]； Lu H等分別以PGA、PGLA、PLA長絲為原料，用圓形編織法制作了三種前十字韌帶支架，并進行了體夕卜石if 究Lu H，Cooper J，Manuel S，et al. Anterior cruciate ligament regeneration using braided biodegradablescaffolds invitro optimization studies. Biomaterials，2005，26 (23) :4805_4816。(3)針織類支架。針織是將紗線彎曲成圈并相互串套成織物。Ouymg HW等以PGLA 為原料，釆用緯平針結構制作了肌腱支架Ouymg服，Goh JCH, ThambyahA, et al. Knitt edpoly-lactide-co-glycoIide scaffold loaded with bone marrow stromal cells in repair andregeneration of rabbit achilles tendon.Tissue Engineering,2003,9 (3) 431-439；陶沙等采用PGA和PLA為原料，探討了緯平針結構肌腱支架的工藝參數陶沙， 張佩華，郭正，等.組織工程人工肌腱支架的制備工藝及降解性能.東華大學學報自然科 版，2009，35 (2) :153-156，185。(4)靜電紡絲納米纖維支架。應用靜電紡絲技術，將納米纖維置于針織支架表面和線圈之間。Sahoo S等先以PGLA長絲為材料，制作了緯平針結構的針織支架，然后利用靜 電紡絲技術制備PGLA納米纖維，并使其附著在針織支架中Sahoo S，Ouyang HW, GohJCH. et al. Characterization of a Novel Polymeric Scaffold for Potential Application inTendon/Ligament Tissue Engineering. Tissue engineering,2006,12 (1) :91_99]。盡管近年來國內外學者對利用組織工程技術修復肌腱損傷有了一定的研究，但尚 未進行臨床應用。組織工程肌腱支架通常有著良好的生物相容性，細胞能在支架上很好的 黏附、增殖并分泌細胞外基質，但目前大部分支架在具有良好的細胞黏附性的同時，卻無法 滿足在降解過程中的力學要求，而組織工程肌腱支架無論是在體外構建過程中還是移植到 體內后，都必須承擔一定的拉伸載荷，支架的降解速率過快，會導致支架在組織形成前受到 拉伸載荷后破碎，造成體外構建或移植的最終失敗。為了提高組織工程人工肌腱支架的拉伸力學性能，并調控支架的降解性能，本發 明提供了一種處于人工肌腱支架外層的增強體。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種組織工程人工肌腱支架增強體及其制備 方法，該增強體具有能夠使細胞貼附生長、支架降解速率可調控，且力學衰變速率能與肌腱 組織生長速率相匹配等優點，特別是在支架降解過程中仍能保持較高的力學性質，且制備 方法簡單快速，根據支架的長度可以根據需要任意剪取，具有良好的應用前景。本發明的一種組織工程人工肌腱支架增強體，其材料包括將聚乙交酯PGA纖維 長絲與聚丙交酯PLA纖維長絲按重量比50 99 50 1在錠子機上交織成編織線或在 并線機上合并成捻合股線，或選用聚乙交酯丙交酯共聚PGLA纖維長絲，其GA與LA共聚比 例為50 99 50 1，將二根以上PGLA纖維長絲在錠子機上交織成編織線或在并線機上 合并成捻合股線。所述的人工肌腱支架增強體為采用上述材料編織成中空圓形網狀組織結構的管 形織物，其外徑為3 30mm，壁厚為0. 1 2mm。所述的纖維長絲為單絲或復絲。所述的編織線或捻合股線的合成支數范圍為20dtex lOOOdtex。本發明的一種組織工程人工肌腱支架增強體的制備方法，包括
(1)將PGA和PLA纖維長絲按重量比50 99 50 1編織成線或捻合股線，或將 PGLA纖維長絲編織成線或捻合成股線，其中PGLA的GA與LA共聚比例為50 99 50 1 ；(2)將上述制備的編織線或捻合股線，采用鉤針編織成長度大于Icm的圓筒形網 狀結構支架增強體，以辮子針起針編織成直徑3 30mm的圓環，辮子針編織網狀結構的邊 并以短針連接，編織參數為起針數5 100針，網狀結構編織的辮子針數2 20針。
本發明用途為，可在支架增強體內填充平行排列的PGA纖維絲束構成組織工程人 工肌腱支架，其PGA纖維絲束在支架內的填充孔隙率75 95%。有益效果(1)本發明的組織工程人工肌腱支架增強體具有良好的生物力學性能，通過調節 辮子針的線圈數量改變支架增強體的孔徑，從而改變其拉伸強度。當該支架增強體內填充 平行排列的PGA纖維絲束構成組織工程人工肌腱支架后，支架增強體可對支架起定形、增 強作用，特別是在支架降解過程中仍能保持較高的力學性質。(2)本發明的組織工程人工肌腱支架增強體降解速率可控，可通過調整PGA、PLA 單絲編織或合股的比例，或調整PGLA纖維中GA和LA的共聚比例調控支架增強體的降解速率。(3)本發明的組織工程人工肌腱支架增強體，其辮子針之間通過短針連接，可按照 肌腱所需長度任意裁剪，且不脫散，操作和使用方便。
圖1為三種不同孔徑的組織工程人工肌腱支架增強體，其中，a的辮子針數為6針； b的辮子針數為9針；c的辮子針數為12針。圖2為組織工程人工肌腱支架(支架增強體內填充入平行排列的PGA纖維絲束)；圖3為皮膚成纖細胞接種、體外培養2個月后的組織工程人工肌腱顯微照片(HE 組織染色，X 200)，其中，a.組織工程人工肌腱(橫切面)，b.組織工程人工肌腱(縱切面)。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。實施例1(1)編織線的制備將線密度為0. 43tex的PGA復絲4股和線密度為0. 56tex的 PLA復絲2股，(PGA與PLA的混合比例是60 40)，在溫度20°C、相對濕度65%的大氣條 件下，在12錠立式錠子編織機上進行無芯交叉編織成紗線，編織角54. 5°。(2)組織工程人工肌腱支架增強體的制備用鉤針以辮子針作為網孔邊起針，起 針數30針，成環直徑10mm。以辮子針和短針連接編織網狀圓形織物，辮子針6針，長度40mm 后收針。(3)組織工程人工肌腱支架的制備將20mg PGA纖維(直徑15微米)填充入組織工程支架增強體中，形成長40mm、直徑IOmm的組織工程肌腱支架，PGA纖維填充孔隙率 85%。實施例2(1)股線的制備將線密度為18dtex的PGA單絲和線密度為4. 5dtex的PLA單絲， (PGA與PLA的混合比例是80 20)，在溫度20°C、相對濕度65%的大氣條件下，在并線機 上合股成股線。(2)組織工程人工肌腱支架增強體的制備用鉤針以辮子針作為網孔邊起針，起針數40針，成環直徑12mm。以辮子針和短針連接編織網狀圓形織物，辮子針10針，長度 50mm后收針。(3)組織工程人工肌腱支架的制備將30mg PGA纖維(直徑15微米)填充入組織工程支架增強體中，形成長50mm、直徑IOmm的組織工程肌腱支架，PGA纖維填充孔隙率 86%。
權利要求
一種組織工程人工肌腱支架增強體，其材料包括將聚乙交酯PGA纖維長絲與聚丙交酯PLA纖維長絲按重量比50～99∶50～1在錠子機上交織成編織線或在并線機上合并成捻合股線，或選用聚乙交酯丙交酯共聚PGLA纖維長絲，其GA與LA共聚比例為50～99∶50～1，將二根以上PGLA纖維長絲在錠子機上交織成編織線或在并線機上合并成捻合股線。
2.根據權利要求1所述的一種組織工程人工肌腱支架增強體，其特征在于所述的人 工肌腱支架增強體為采用上述材料編織成中空圓形網狀組織結構的管形織物，其外徑為 3 30mm，壁厚為0. 1 2mm。
3.根據權利要求1所述的一種組織工程人工肌腱支架增強體，其特征在于所述的纖 維長絲為單絲或復絲。
4.根據權利要求1所述的一種組織工程人工肌腱支架增強體，其特征在于所述的編 織線或捻合股線的合成支數范圍為20dtex lOOOdtex。
5.一種組織工程人工肌腱支架增強體的制備方法，包括(1)將PGA和PLA纖維長絲按重量比50 99 50 1編織成線或捻合股線，或將 PGLA纖維長絲編織成線或捻合成股線，其中PGLA的GA與LA共聚比例為50 99 50 1 ；(2)將上述制備的編織線或捻合股線，采用鉤針編織成長度大于1cm的圓筒形網狀結 構支架增強體，以辮子針起針編織成直徑3 30mm的圓環，辮子針編織網狀結構的邊并以 短針連接，編織參數為起針數5 100針，網狀結構編織的辮子針數2 20針。
全文摘要
本發明涉及一種組織工程人工肌腱支架增強體，包括將PGA纖維長絲與PLA纖維長絲，或選用PGLA纖維長絲，在錠子機上交織成編織線或在并線機上合并成捻合股線，編織成中空圓形網狀組織結構的管形織物；其制備包括將PGA和PLA纖維長絲，或選用PGLA纖維長絲編織成線或捻合股線，以辮子針起針編織成圓環，辮子針編織網狀結構的邊并以短針連接。本發明的增強體具有能夠使細胞貼附生長、支架降解速率可調控，且力學衰變速率能與肌腱組織生長速率相匹配等優點，特別是在支架降解過程中仍能保持較高的力學性質，且制備方法簡單快速，支架的長度可以根據需要任意剪取，具有良好的應用前景。
文檔編號A61L27/26GK101829356SQ20101016781
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月6日 優先權日2010年5月6日
發明者劉偉, 唐乃杰, 張佩華, 楊慶, 沈新元, 王文祖, 蔡俊瑤, 鄧丹, 郭正, 郯志清, 陳南梁, 陳思詩 申請人:東華大學