具有纖維刷結構的組織修復補片及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明公開了一種具有纖維刷結構的組織修復補片及其制備方法。所述組織修復補片包括塑形體和電紡組織支架，所述電紡組織支架為一張或多張電紡膜卷制成的中心為近實心的卷狀結構，或為多張電紡膜堆疊成的多層結構；所述塑形體由親水性可降解材料構成，所述塑形體包覆于所述電紡組織支架的表面以及填充于構成所述電紡組織支架的電紡膜之間；電紡膜的纖維取向方向與補片的厚度方向基本同向。本發明的組織修復補片，由于電紡膜的纖維取向與組織修復補片的厚度方向相同，因此有利于細胞沿著組織厚度方向生長，同時，塑形體由親水性材料制成，能夠促進細胞的粘附、生長，使得較深缺損得到快速修補填充。
【專利說明】
具有纖維刷結構的組織修復補片及其制備方法和應用
技術領域
[0001 ]本發明涉及組織缺損的填充和組織修復領域，更具體地，涉及一種組織修復補片及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]電紡膜在組織修復方面具有廣泛的應用。電紡膜通常可分為取向纖維(也稱定向纖維)的電紡膜與無序纖維的電紡膜兩種。研究發現，電紡膜在組織修復的過程中，細胞的迀移爬行基本是沿著纖維方向進行。對電紡膜進行取向處理，能夠誘導細胞沿著纖維取向的方向生長，在取向方向上獲得較好的修復效果。
[0003]現有的取向纖維的電紡膜，其所含纖維的取向方向基本上是沿著平面的延展方向上進行的，使得電紡膜施加至創面表面時，能促使細胞沿著電紡膜的纖維延展方向生長。這種具有取向纖維的電紡膜，能使缺損面被快速橋接修補，但是在厚度方向的修補卻相當緩慢。因此，現有的取向纖維的電紡膜，更適用于創面較淺的組織修復。對于一些缺損較深的創面，特別是如糖尿病足、壓瘡等缺損較深的慢性創面，需要開發一種能在厚度方向上也實現快速填充修補的修復產品。
【發明內容】
[0004]本發明的發明目的是為了克服現有技術的不足，提供一種具有纖維刷結構的組織修復補片。該組織修復補片能對深度缺損部位進行快速修補，對于慢性的深度缺損部位還能達到有效消除組織積液，減少炎癥發生的效果。
[0005]本發明的另一發明目的在于提供所述組織修復補片的制備方法。
[0006]本發明的另一發明目的在于提供所述組織修復補片的應用。
[0007]本發明的上述目的通過如下技術方案予以實現:
一種具有纖維刷結構的組織修復補片，所述組織修復補片包括塑形體和電紡組織支架，所述電紡組織支架為一張或多張電紡膜卷制成的中心為近實心的卷狀結構或為多張電紡膜堆疊成的多層結構;所述塑形體由親水性可降解材料構成，所述塑形體包覆于所述電紡組織支架的表面以及填充于構成所述電紡組織支架的電紡膜之間;任一電紡膜的纖維取向方向與補片的厚度方向基本同向。
[0008]在利用電紡膜進行組織修復時，細胞的迀移爬行基本是沿著纖維方向進行。將所述電紡組織支架的纖維取向方向控制成與厚度方向基本同向，能促使細胞在厚度方向上的快速生長。然而，如果直接將現有的定向纖維補片進行卷曲/疊加后直接應用于深度缺損部位修復時，不僅產品的形狀無法定型，且由于卷曲或疊加后，電紡膜的層與層之間的結構很緊密，因此組織細胞很難長入內層的電紡膜中，使修復效果不理想。本發明通過親水性的塑形體，賦予纖維修復補片適合的結構，同時，利用塑形體降解過程中，慢慢將細胞液引入電紡組織支架的內部，提高修復效果。
[0009]本發明中，所述的卷狀結構可以是，將單張或多張電紡膜向單方向進行卷曲形成的圓筒狀結構，并且使該圓筒狀的中心的盡可能地接近實心；也可以是采用多張大小不同的電紡膜，分別卷成圓筒狀再套裝成卷狀結構。
[0010]本發明所述的具有纖維刷結構的組織修復補片，是指構成組織修復補片的電紡組織支架，其纖維取向方向與組織修復補片的厚度方向相同，使得組織修復補片在微觀上有類似于刷子的結構。
[0011 ]優選地，所述塑形體具有多孔結構。當所述塑形體具有多孔結構時，其更有利于細胞的粘附、生長，同時其親水性能得到進一步提升。
[0012]塑形體與電紡組織支架的結合方式，通常是將構成塑形體的材料的溶液施加至電紡組織支架上，再通過固化的方法使二者結合。
[0013]優選地，所述塑形體與所述電紡組織支架通過冷凍干燥方式結合。
[0014]優選地，所述電紡膜的纖維的平均直徑為I Onm-1OOym。
[0015]構成所述電紡膜的材料可以是不可降解材料或者是可降解材料。當所述電紡膜由可降解材料構成時，該材料的降解速度要慢于塑形體材料的降解速度。即當所述電紡膜由可降解材料構成時，所述塑形體的降解速度快于所述電紡膜的降解速度。
[0016]優選地，構成所述電紡膜的材料選自PLA、PGA、PEG、PCL、PVDF或PU的任意一種或幾種。
[0017]優選地，所述親水性可降解材料選自明膠、膠原蛋白或多糖。
[0018]優選地，所述塑形體還存在于構成所述電紡組織支架的電紡膜的內部孔隙中。
[0019]所述組織修復補片的制備方法，包括如下步驟:
51.將電紡膜材料通過靜電紡絲制成電紡纖維，并進行取向處理，獲得具有取向纖維的電紡膜；
52.選取能溶解所述親水性可降解材料并且不溶解電紡膜材料的溶劑，將所述親水性可降解材料制成均一溶液；
53.將S1.制成的一張或多張電紡膜卷制成中心為近實心的卷狀支撐結構，放入S2.制備的均一溶液中浸潤，然后一并進行冷凍干燥;或者將S1.制成的多張電紡膜按照相同的纖維取向方向進行堆疊，放入S2.制備的均一溶液中浸潤，然后一并進行冷凍干燥；
54.將S3.冷凍干燥后的材料取出，進行切割，獲得所述組織修復補片。
[0020]優選地，所述SI中，電紡膜通過如下方法制備:將均一的一定濃度的電紡膜材料溶液裝入靜電紡絲注射器中，調節微量注射栗的速率為0.1-15.0毫升/小時，調節高壓發生器的電壓為5?45KV，調節接收裝置的接收距離為5.0-30.0厘米，調節接收輥筒轉速為300轉/分鐘以上，同時進行取向處理，并將纖維接收為膜狀結構，達到一定厚度后停止靜電紡絲，得到電紡膜。
[0021]優選地，將卷制或堆疊好的電紡纖維膜放入S2.制備的均一溶液之前，先用酒精對電紡膜進行浸潤。由于酒精進入電紡膜內部可以起到溶脹的作用，因此有利于塑形體溶液進入到電紡膜內部的孔隙中。
[0022]優選地，為了操作方便，S3.中將卷制或堆疊好的電紡膜放入所述均一的溶液中時，可以使電紡膜的纖維的取向基本上垂直或平行于溶液的表面。
[0023]優選地，S3.中，凍干的溫度為_20°C?-100°C。
[0024]所述組織修復補片在制備深度缺損部位修補材料中的應用。
[0025]優選地，所述深度缺損是由糖尿病引起的糖尿病足、壓瘡或軟骨缺損。
[0026]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
本發明所述組織修復補片，其電紡組織支架的纖維取向方向與組織修復補片的厚度方向相同，使用時，直接將該補片植入缺損部位上(按照補片的厚度方向對應于組織的厚度方向植入)，有利于細胞沿著組織厚度方向生長，同時，塑形體由親水性材料制成，能夠吸收組織積液，并促進細胞的粘附、生長，使得較深缺損得到快速修補填充。同時，組織修復補片的整體結構，使得可以在組織修復的整個過程中防止組織液聚積。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明所述具有纖維刷結構的組織修復補片的結構示意圖。
[0028]圖2為實施例1制備的組織修復補片的電紡組織支架的結構示意圖。
[0029]圖3為電紡組織支架的另一種可行結構示意圖。
[0030]圖4為電紡組織支架的另一種可行結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的解釋說明，但具體實施例并不對本發明作任何限定。除非特別說明，實施例中所涉及的試劑、方法均為本領域常用的試劑和方法。
[0032]實施例1
一種具有纖維刷結構的組織修復補片的制備方法，包括以下步驟:
S1.取向纖維的電紡膜的制備
將PLLA溶于六氟異丙醇溶液，PLLA的濃度為8%(g/ml)，得到均勻的高分子溶液;將PLLA溶液裝入靜電紡絲注射器中，調節微量注射栗的速率為10毫升/小時，調節高壓發生器的電壓為22 KV，調節接收裝置的接收距離為18厘米，調節接收輥的轉速為500轉/分鐘，進行靜電紡絲，達到厚度0.3mm后關閉靜電紡絲，得到PLLA靜電紡絲取向纖維膜。按此方法制備多張PLLA靜電紡絲取向纖維膜。
[0033]S2.塑形體溶液的制備
將明膠溶于50°C的注射用水溶液中，明膠的濃度為3%(g/ml)，得到均勻的明膠溶液。
[0034]S3.凍干
將步驟S1.中的取向纖維的電紡膜沿垂直于纖維取向的方向緊貼卷曲成卷，用一張或多張纖維膜卷成一個直徑為5cm的圓柱狀支撐體。先用75%酒精過渡浸潤5min后，再立放并完全浸潤在步驟S2.制備的50°C明膠溶液中，浸潤2小時。然后將其一起放入冷凍干燥箱中，-80 °C凍干24小時。
[0035]S4.切割
將步驟S3.中凍干后的樣品，根據缺損部位厚度，沿著垂直于纖維取向方向的切面切割出相應厚度的膜片，即為具有纖維刷結構的組織修復補片。
[0036]S5.將步驟S4.得到的具有纖維刷結構的組織修復補片進行清洗，包裝，滅菌。
[0037]本實施例制備的修復補片的結構如圖1和圖2所示。圖1為修復補片的整體結構，其中，I為電紡組織支架的結構，2為塑形體；圖2為圖1的電紡組織支架的結構示意圖，其由一張電紡膜卷制成的中心為近實心的卷狀支撐結構，所述電紡膜的纖維取向的方向及電紡膜的卷制方向如圖2所示，其余附圖的電紡膜的纖維取向方向與圖2相同。圖3為電紡組織支架的另一種結構，由多張尺寸不同的電紡膜由小至大依次套接形成同心的卷狀支撐結構。
[0038]實施例2
一種具有纖維刷結構的組織修復補片的制備方法，包括以下步驟:
S1.取向纖維電紡膜的制備
將PVDF溶于丙酮和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中(丙酮與N，N-二甲基甲酰胺的體積比為3: 2 )，PVDF的濃度為18%( g/ml)，得到均勻的高分子溶液;將PVDF溶液裝入靜電紡絲注射器中，調節微量注射栗的速率為8毫升/小時，調節高壓發生器的電壓為30 KV，調節接收裝置的接收距離為20厘米，調節接收輥的轉速為500轉/分鐘，進行靜電紡絲，達到厚度
0.3mm后關閉靜電紡絲，得到PVDF靜電紡絲取向纖維膜。按此方法制備多張PVDF靜電紡絲取向纖維膜。
[0039]S2.塑形體溶液的制備
將明膠溶于50°C的注射用水溶液中，明膠的濃度為3%(g/ml)，得到均勻的明膠溶液。
[0040]S3.凍干
將步驟S1.中的具有纖維取向的多張電紡膜按照相同的纖維取向方向疊放成厚度為5cm的纖維膜疊，用75%酒精將其預浸潤，并按照纖維膜的取向方向平行于塑形體溶液的液面完全浸潤在步驟S2.制備的500C明膠溶液中，浸潤2小時。然后將其一起放入冷凍干燥箱中，-80 °C凍干24小時。
[0041]S4.切割
將步驟S3.中凍干后的樣品，根據缺損部位厚度，沿著垂直于纖維取向方向的切面切割出相應厚度的膜片，即為具有纖維刷結構的組織修復補片。
[0042]S5.將步驟S4.得到的具有纖維刷結構的組織修復補片進行清洗，包裝，滅菌。
[0043 ]本實施例制備的修復補片的電紡組織支架結構如圖4所示，由多張電紡膜堆疊形成。
[0044]應用實施例
選取小型豬6只，體重12?15kg，術前12h禁飲食，術前30min肌肉注射0.5g阿托品，并以氯胺酮(5mg/Kg)、速眠新、3%戊巴比妥鈉(30mg/Kg)進行肌肉注射混合麻醉。在每只豬的背部剃毛，并用碘伏消毒皮膚兩次。用直徑5cm的打孔器在豬的背部脊柱兩側各打4個孔并深及深筋膜淺層，即每頭豬產生8個創面，共48個創面。
[0045]以空白組(A)和普通電紡膜組(B)為對照組，以實施例1的組織修復補片組(C)和實施例2的組織修復補片組(D)為實驗組進行實驗，具體如下:
空白組(A):每只豬選取2個創面，在創面上直接覆蓋消毒紗布，并用縫線反包扎加壓，外層覆蓋紗墊，最外層彈性繃帶加壓固定。2周后拆除加壓包，常規換藥，消毒紗布覆蓋創面。
[0046]普通電紡膜組(B):每只豬選取2個創面，在創面上填充普通的PLLA電紡膜(多層疊加)，然后覆蓋消毒紗布，并用縫線反包扎加壓，外層覆蓋紗墊，最外層彈性繃帶加壓固定。2周后拆除加壓包，常規換藥，消毒紗布覆蓋創面。
[0047]實施例1的組織修復補片組(C):每只豬選取2個創面，在創面上填充實施例1中制備的具有纖維刷結構的組織修復補片，然后覆蓋消毒紗布，并用縫線反包扎加壓，外層覆蓋紗墊，最外層彈性繃帶加壓固定。2周后拆除加壓包，常規換藥，消毒紗布覆蓋創面。
[0048]實施例2的組織修復補片組(D):選取的植入材料為實施例2中制備的具有纖維刷結構的組織修復補片，其余與實施例1的組織修復補片組(C)相同。
[0049]實驗結果:
手術2周后觀察，空白組(A)的創面有新鮮肉芽組織生長，普通電紡膜組(B)材料表面仍為白色且有部分滲液流出，具有纖維刷結構的組織修復補片組(C和D)創面光滑干凈無滲液。術后I個月，空白組(A)創面收縮明顯以瘢痕方式愈合。普通電紡膜組(B)創面仍有滲液流出，PLLA膜上面幾層可輕易揭下，下面兩層與組織相接成淡紅色，不易揭離。具有纖維刷結構的組織修復補片組(C和D)創面干凈光滑無滲液，與周圍組織結合牢固，創面成粉紅色。說明本發明的具有纖維刷結構的組織修復補片對深度缺損部位具有良好的修復效果。
[0050]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具有纖維刷結構的組織修復補片，其特征在于，所述組織修復補片包括塑形體和電紡組織支架，所述電紡組織支架為一張或多張電紡膜卷制成的中心為近實心的卷狀結構或為多張電紡膜堆疊成的多層結構;所述塑形體由親水性可降解材料構成，所述塑形體包覆于所述電紡組織支架的表面以及填充于構成所述電紡組織支架的電紡膜之間;任一電紡膜的纖維取向方向與補片的厚度方向基本同向。2.根據權利要求1所述組織修復補片，其特征在于，所述塑形體具有多孔結構。3.根據權利要求1所述組織修復補片，其特征在于，所述塑形體與所述電紡組織支架通過冷凍干燥方式結合。4.根據權利要求1所述組織修復補片，其特征在于，所述電紡膜由不可降解材料或可降解材料構成，當所述電紡膜由可降解材料構成時，所述塑形體的降解速度快于所述電紡膜的降解速度。5.根據權利要求1所述組織修復補片，其特征在于，構成所述電紡膜的材料選自PLA、PGA、PEG、PCL、PVDF或PU的任意一種或幾種。6.根據權利要求1所述組織修復補片，其特征在于，所述親水性可降解材料選自明膠、膠原蛋白或多糖。7.權利要求1至6任一項所述組織修復補片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51.將電紡膜材料通過靜電紡絲制成電紡纖維，并進行取向處理，獲得具有取向纖維的電紡膜； 52.選取能溶解所述親水性可降解材料并且不溶解電紡膜材料的溶劑，將所述親水性可降解材料制成均一溶液； 53.將S1.制成的一張或多張電紡膜卷制成中心為近實心的卷狀結構，放入S2.制備的均一溶液中浸潤，然后一并進行冷凍干燥;或者將S1.制成的多張電紡膜按照相同的纖維取向方向進行堆疊，放入S2.制備的均一溶液中浸潤，然后一并進行冷凍干燥； 54.將S3.冷凍干燥后的材料取出，進行切割，獲得所述組織修復補片。8.根據權利要求7所述的組織修復補片的制備方法，其特征在于，S3.中凍干干燥的溫度為-20°C ?_100°C。9.根據權利要求7所述的組織修復補片的制備方法，其特征在于，S3.中將電紡膜放入S2.制備的均一溶液之前，先用酒精對電紡膜進行浸潤。10.權利要求1至6任一項所述組織修復補片在制備深度缺損部位修補材料中的應用。11.根據權利要求10所述的應用，其特征在于，所述深度缺損是指糖尿病足、壓瘡或軟骨缺損。
【文檔編號】A61L27/18GK106037989SQ201610353571
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】郭澤躍, 袁玉宇
【申請人】廣州邁普再生醫學科技有限公司