專利名稱：一種生物可吸收的高分子人工敷料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物可吸收的高分子人工敷料及制備方法。
背景技術：
目前，臨床上治療皮膚損傷的最普遍、最成功的方法包括自體皮 膚移植、同種異體皮膚移植和異種皮移植，但這幾種方法受供體來源、 免疫排斥反應的限制，因而影響了其在臨床上的廣泛應用。敷料是能 夠起到暫時保護傷口、防止感染和促進愈合的醫(yī)用材料。
人工敷料大致可分三大類傳統(tǒng)敷料、合成敷料和生物敷料。傳 統(tǒng)敷料是臨床上使用的主要敷料，其缺點在于:①無法保持創(chuàng)面濕潤， 創(chuàng)面愈合延遲；②敷料纖維易脫落，造成異物反應；③肉芽組織易長 入敷料網眼中致粘連結痂，換藥時導致新生組織損傷；④敷料滲透時 易導致外源性感染；⑤換藥工作量大。合成敷料常用聚乙烯醇、聚氨 酯、丙烯酰胺和羧甲基纖維等材料制成。目前沒有一種敷料能夠達到 理想敷料的要求。其不足之處主要有易碎、機械性能太差和水蒸氣透 過率太低而大量保持液體，易導致膜下積液加重感染。
生物敷料是一種接近于理想要求的敷料，主要分為天然生物敷 料、人工生物敷料和組織工程覆蓋物。天然生物敷料包括自體皮、同 種異體皮和異種皮，是早期處理大面積燒傷的創(chuàng)面覆蓋物之一。申請 號為200310124306. X的發(fā)明專利"生物性創(chuàng)傷敷料"公開了一種獲 自經過處理的動物性材料。采用高分子材料與生物材料加工而成的人工生物敷料，能有效吸收創(chuàng)面滲液，維持局部濕潤環(huán)境，有利于傷口 肉芽組織生長和上皮細胞再生，加速創(chuàng)面愈合。申請?zhí)枮?br> 200810039461的發(fā)明專利公開了一類明膠/生物活性玻璃復合海綿敷 料；申請?zhí)枮?00710040131的發(fā)明專利公開了一類羥乙基甲殼素為 原料的敷料。
盡管目前開發(fā)的生物敷料在功能上不斷完善，但都存在缺陷，無 法真正滿足臨床需要。隨著醫(yī)學及相關學科如組織學、材料學、生物 工程學等學科的發(fā)展，研制出形態(tài)、功能與正常人體皮膚相似的敷料 前景是可觀的。
另一方面，因含有對水解不穩(wěn)定的官能團，大部分生物可吸收性 高分子材料置入生理環(huán)境時，水會滲透進材料，使酯基斷鏈產生水解， 進一步從材料表面擴散進入附近組織由人體代謝，此即生物可吸收 性。在生物醫(yī)用高分子材料領域，生物可吸收高分子的研究越來越引 起人們的重視，在人體骨折內固定、骨缺損修復、肌腱修補及組織縫 合和藥物釋放等方面，迫切需要醫(yī)用高分子材料除具有一定的強度、 剛度、韌性及生物學相容性外，還必須具有一定的降解性，以便被生物 體吸收或排泄，以免除患者的二次手術痛苦。目前，生物可吸收高分子 在醫(yī)學上得到了廣泛的應用，具有不同力學性能、降解性能以及可加 工性等的新材料正不斷涌現(xiàn)，并已顯示出巨大的發(fā)展前途和經濟效 益。大量商業(yè)用的人造敷料由膠原蛋白、甲殼素等酶催化生物降解材 料。在這些材料中加入抗菌消炎藥物，不僅能有效控制創(chuàng)面感染，還 能促進傷口愈合。靜電紡絲是一種簡單、有效而又成本低廉的高聚物處理方法。由 此得到的纖維膜具有很大的比表面積和很小的孔徑。靜電紡絲纖維直
徑在30 1000nm，可以為細胞粘附、增殖及遷移提供一個適當?shù)沫h(huán)境， 其效果與天然細胞外基質相近。因此，雖然比天然膠原纖維大，但很 多靜電紡絲制備的生物可吸收納米纖維可作為暫時支架用于組織重 建。申請?zhí)枮?00710171324的發(fā)明專利公開了一類用于醫(yī)用敷料的含
納米銀明膠/殼聚糖復合納米纖維氈的靜電紡絲制備方法。申請?zhí)枮?200610114312的發(fā)明專利公開了一類可生物降解及吸收的纖維素類
生物高分子無紡布材料的靜電紡絲制備方法。
靜電紡絲技術應用到創(chuàng)傷修復中，因為纖維輕薄、柔軟且孔隙率 高，能與創(chuàng)面充分彌合， 一方面減輕外界環(huán)境對創(chuàng)面組織的剌激，保 護創(chuàng)口液體不至于蒸發(fā)散失，同時保證創(chuàng)面能接觸到新鮮的氧氣，利 于細胞的生長修復；另一方面，在氣溶膠微粒捕捉機制的作用下，電 紡絲納米纖維可以濾去空氣中的幾乎所有的細菌和微塵，避免傷口出 現(xiàn)感染。還可增強人工敷料的力學性能。構建的人工敷料，其表面的 纖維層可以保護組織在受到沖擊、擠壓和磨擦時不至于被破壞，因而 較適合于皮膚組織的再生修復。
二甲基砜，中文別名甲磺酰甲烷，是二甲基亞砜的主要氧化產物， 它是一種有機硫化物。在人的皮膚、頭發(fā)、指甲、骨骼、肌肉和各器 官中都含有二甲基砜，人體中的硫元素有85%都是二甲基砜供給的， 其有增強體內產生胰島素的能力和對糖類的代謝起促進作用，是人體 合成膠原蛋白的必要物質。二甲基砜擔載于高分子材料中，能使營養(yǎng)物質自由出入細胞，促進廢物和毒物的清除；能促進傷口愈合，能快
速而有效地減緩疼痛癥狀而且?guī)缀鯖]有任何副作用。
總體來說，社會對高性能的新型醫(yī)用敷料的要求正在不斷地增 長。隨著人們對傷口和傷口復愈過程的不斷了解，以及材料科學的不 斷發(fā)展,越來越多的新型醫(yī)用敷料將會以更優(yōu)良的性能去取代傳統(tǒng)的 治傷材料。而這給醫(yī)用敷料行業(yè)向高科技發(fā)展提供了一個良好的科研 和商業(yè)機會。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了 一種生物可吸收的高分子人工敷料及制備方法。 一種生物可吸收的高分子人工敷料，其特征在于，它是一種納米 纖維膜，由二甲基砜與可吸收的高分子生物材料聚丙交酯-乙交酯共
聚物混合，然后通過靜電紡絲的方法制備而成；
所述的二甲基砜占聚丙交酯-乙交酯共聚物的質量百分比為
0. 01% 10%;
所述的聚丙交酯-乙交酯共聚物中，丙交酯與乙交酯的質量比為
80'.20，聚丙交酯-乙交酯共聚物的分子量為70000。
一種生物可吸收的高分子人工敷料的制備方法的步驟和條件如
下
(1) 將聚丙交酯-乙交酯溶解于溶劑一蒸氯仿，配制成濃度為質量體 積比為10%mg/ml的溶液；
(2) 將二甲基砜溶解于溶劑丙酮中，配制成濃度為質量體積比為 125mg/ml的溶液；(3) 然后在步驟(1)的溶液中加入步驟(2)的溶液，使二甲基砜占聚
丙交酉旨-乙交酯的質量百分比為0. 01% 10%;
(4) 將步驟(3)的溶液置于磁力攪拌器上攪拌；
(5) 在冰浴中采用10， 000rpm乳化15min;
(6) 將經過步驟(5)處理的溶液倒入潔凈的注射器中，注射器推桿和 套筒接合處用硅脂涂抹密封，進行靜電紡絲；
(7) 靜電紡絲過程中所涉及到的操作參數(shù)如下噴絲口的直徑為 0.4mm，所施加的靜電場強度為4kv/cm，噴絲口和收集屏之間的距離 為20cm，溶液流速為2 2. 5ml/h，控制紡絲的溫度為20 25°C ，最 終在收集屏上得到了干燥的、擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電 紡絲纖維膜；
(8)將步驟(7)所制備的纖維膜避光放于真空干燥機中干燥，脫去 纖維中殘余的溶劑一蒸氯仿和丙酮，得到一種生物可吸收的高分子人 工敷料。
有益效果本發(fā)明選擇合適的載體共聚物聚丙交酯-乙交酯，利 用靜電紡絲珠術，制備了擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜， 二甲基砜被完全包裹并均勻分布在聚丙交酯-乙交酯纖維中。靜電紡 絲過程沒有造成二甲基砜的損失。隨著二甲基砜加載量的增加，纖維 膜的力學性能得到增強。二甲基砜的釋放與時間成線性關系，隨時間 的增加釋放量增加。在整個釋放過程中，開始的24小時，釋放量比 較大，在釋放的第4天釋放達到最大值。細胞學實驗表明，二甲基砜 的混入可以提高聚丙交酯-乙交酯的細胞粘附能力，并對軟骨細胞的增殖分化具有調控作用。RT-PCR實驗表明，二甲基砜可以促進軟骨 細胞II型膠原基因的表達。動物皮膚缺損修復實驗表明，擔載二甲基 砜的聚丙交酯-乙交酯人工敷料能有效提高皮膚創(chuàng)傷修復效果。


圖1是未擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜掃描電鏡圖。
圖2是擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜掃描電鏡圖。
圖3是未擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜斷面掃描電鏡圖。
圖4是擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜斷面掃描電鏡圖。
圖5是聚丙交酯-乙交酯纖維膜的力學性能測試圖。
圖6是擔載二甲基砜前、后聚丙交酯-乙交酯纖維膜的差示掃描量熱曲線圖。
圖7是擔載二甲基砜前后聚丙交酯-乙交酯纖維膜的熱重分析曲線圖。 圖8是擔載質量百分比為10%二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜的 釋放曲線圖
圖9是細胞在擔載二甲基砜聚丙交酯-乙交酯纖維膜上的增殖圖
圖10是生長在擔載二甲基砜聚丙交酯-乙交酯纖維膜上細胞的II型膠
原合成電泳圖。
圖11是擔載質量百分比1%二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯人工敷料修 復皮膚缺損術后4周組織學觀察
對所制備的纖維膜進行表征如下。
(1)掃描電子顯微鏡結構觀察如圖1、 2，未擔載二甲基砜的 聚丙交酯-乙交酯纖維均勻，表面光滑，纖維間粘連較少；擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維粗細不均，纖維間粘連較好，隨著二甲
基砜所占比例的增加，出現(xiàn)"錘體"樣纖維。如圖3、 4，通過對擔 載二甲基砜前后的聚丙交酯-乙交酯纖維的斷面觀察，發(fā)現(xiàn)擔載二甲 基砜并未對聚丙交酯-乙交酯的斷層結構造成改變。
(2) 力學性能測試如圖5，擔載不同比例二甲基砜的聚丙交酯-
乙交酯纖維膜的拉伸強度均好于未擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交 酯。說明擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜的力學強度得到增 強。其中a為未擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜，b、 c、 d 和e分別為擔載質量百分比0.01%、 0.1%、 1%、 10%二甲基砜的聚丙 交酯-乙交酯纖維膜。
(3) 熱性能、失重情況檢測如圖6，從差示掃描量熱曲線可以 觀察到，擔載二甲基砜前后的聚丙交酯-乙交酯纖維膜的熔融溫度幾 乎無變化。說明擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯性質沒有改變，還 在一定程度上增加了穩(wěn)定性。其中a為未擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜，b為擔載質量百分比10%二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯 纖維膜。
如圖7，從熱失重分析曲線可見，聚丙交酯-乙交酯和二甲基砜混合 后，聚丙交酯-乙交酯的熱分解溫度平均升高l(TC,說明二甲基砜增 加了聚丙交酯-乙交酯的熱穩(wěn)定性。其中a為未擔載二甲基砜的聚丙 交酯-乙交酯纖維膜，b為擔載質量百分比0. 01%二甲基砜的聚丙交酯 -乙交酯纖維膜。
如表1，通過計算熱分解過程中擔載二甲基砜前后聚丙交酯-乙交酯纖維膜的失重，計算出二甲基砜含量與實驗設計含量基本相符，說
明靜電紡絲過程中，沒有出現(xiàn)二甲基砜的損失。 __
樣品_玻璃化溫度rc)_失重(%)
隨 57.94 97.65
PLGA/0.0讓SM 57.38 97.51
表l擔載二甲基砜前后聚丙交酯-乙交酯纖維膜的玻璃化溫度和熱失重
具體實施例方式
實施例1:用一種以10%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電紡絲纖維膜，其制備方法的步驟和條件如下
(1) 將聚丙交酯-乙交酯溶解于一蒸氯仿，配制成質量體積比為10% 的溶液；
(2) 將二甲基砜溶解于丙酮中，配制成質量體積比為125mg/ml的溶 液；
(3) 然后在步驟(1)的溶液中加入步驟(2)的溶液，使二甲基砜占聚 丙交酯-乙交酯的質量百分比為10%;
(4) 將步驟(3)的溶液置于磁力攪拌器上攪拌；
(5) 在冰浴中采用10， 000rpm乳化15rain;
(6) 將經過步驟(5)處理的溶液倒入潔凈的注射器中，注射器推桿和 套筒接合處用硅脂涂抹密封，進行靜電紡絲；
(7) 靜電紡絲過程中所涉及到的操作參數(shù)如下噴絲口的直徑為 0.4,，所施加的靜電場強度為4kv/cni，噴絲口和收集屏之間的距離 為20cm，溶液流速為2ml/h，控制紡絲的溫度為25°C，最終在收集屏上得到了干燥的、擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電紡絲纖維
膜；
(8)將步驟(7)所制備的纖維膜避光放于真空干燥機中干燥，脫去纖 維中殘余的溶劑一蒸氯仿和丙酮，得到一種生物可吸收的高分子人工 敷料。
這種以10%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電 紡絲纖維膜，進行材料釋放實驗。從圖8可以看出，在整個釋放過程 中，二甲基砜的釋放量隨著時間的延續(xù)而增加。
實施例2: —組以0. 01%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電紡絲纖維膜，其制備方法的步驟和條件步驟(3) 二甲 基砜占聚丙交酯-乙交酯的質量百分比為0.01%，步驟(7)溶液流速 為2.2ml/h，控制紡絲的溫度為24。C，其他步驟同實施例1。
這種以0.01%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜 電紡絲纖維膜，進行細胞增殖實驗。以四唑鹽比色法檢測細胞增殖情 況。如圖9，細胞增殖檢測結果顯示，當二甲基砜的質量百分比為 0.01%時，細胞在纖維膜表面的增殖率增高，說明擔載質量百分比為 0. 01%二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜能促進細胞增殖。
實施例3 —組以0. 1%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電紡絲纖維膜，其制備方法的步驟和條件步驟(3) 二甲 基砜占聚丙交酯-乙交酯的質量百分比為0. 1%，步驟(7)溶液流速為 2.3ml/h，控制紡絲的溫度為22。C，其他步驟同實施例1。
這種以1%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電紡絲纖維膜，以RT-PCR方法進行基因表達檢測。從圖10可見，以1%
的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維膜的n型膠原表
達明顯。表明擔載1%的質量百分比二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯纖維 膜能有效促進細胞II型膠原合成。
實施例4 一組以1%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙 交酯靜電紡絲纖維膜，其制備方法的步驟和條件步驟G) 二甲基 砜占聚丙交酯-乙交酯的質量百分比為1%，步驟(7)溶液流速為 2.5ml/h，控制紡絲的溫度為2(TC，其他步驟同實施例1。
這種以1%的質量百分比擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電紡 絲纖維膜，作為人工敷料，用于動物皮膚缺損修復實驗。
將人工敷料移植于成年豚鼠背部皮膚缺損處，術后1周 4周取 出，觀察人工敷料在體內的生長變化。實驗動物豚鼠(清潔級，由吉 林大學實驗動物中心提供)36只雌雄各半。按觀察時間共分三組，即 l周 4周，隨機分組。每組雌雄各半，互為對照。術前2天移植部 位脫毛。豚鼠麻醉后，于背部皮膚雙側做直徑為15mm的全層皮膚缺 損，建成全層皮膚缺損動物模型。將人工敷料覆蓋于缺損處，四周縫 合。術后觀察豚鼠皮膚修復情況，于1周 4周處死豚鼠，取移植物 和周圍正常皮膚，將標本固定后做石蠟切片，做HE染色觀察組織修 復。
(1)創(chuàng)面觀察
擔載質量百分比1%二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯人工敷料修復 皮膚缺損，移植后1周，人工敷料邊緣與正常皮膚融合較好，創(chuàng)面開始收縮，有結痂存在。移植后4周，人工敷料移植處創(chuàng)面恢復較好顏 色同正常皮膚表面平坦光滑，表面有毛發(fā)長出。
(2)組織學觀察
如圖ll，擔載質量百分比1% 二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯人工 敷料修復皮膚缺損，移植后4周，人工敷料修復組織與正常皮膚交界 處可見逐漸增厚的表皮層，與正常皮膚基本融為一體，表皮結構較均 勻，層次減少。表明擔載1%質量百分比二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯 人工敷料具有促進創(chuàng)面修復的功能。
權利要求
1. 一種生物可吸收的高分子人工敷料，其特征在于，它是一種納米纖維膜，由二甲基砜與可吸收高分子生物材料聚丙交酯-乙交酯共聚物混合，然后通過靜電紡絲的方法制備而成；所述的二甲基砜占聚丙交酯-乙交酯共聚物的質量百分比為0.01％～10％；所述的聚丙交酯-乙交酯共聚物中，丙交酯與乙交酯的質量比為80∶20，聚丙交酯-乙交酯共聚物的分子量為70000。
2.根據權利要求1所述的一種生物可吸收的高分子人工敷料的制 備方法，其特征在于步驟和條件如下(l)將聚丙交酯-乙交酯溶解于溶劑一蒸氯仿，配制成濃度為質量體積比為10%mg/ml的溶液；(2) 將二甲基砜溶解于溶劑丙酮中，配制成濃度為質量體積比為 125mg/ml的溶液；(3) 然后在歩驟(1)的溶液中加入步驟(2)的溶液，使二甲基砜占聚 丙交酯-乙交酯的質量百分比為0. 01% 10%;(4) 將步驟(3)的溶液置于磁力攪拌器上攪拌；(5) 在冰浴中采用10， 000rpm乳化15min;(6) 將經過步驟(5)處理的溶液倒入潔凈的注射器中，注射器推桿和 套筒接合處用硅脂涂抹密封，進行靜電紡絲；(7) 靜電紡絲過程中所涉及到的操作參數(shù)如下噴絲口的直徑為 0.4mm，所施加的靜電場強度為4kv/cm，噴絲口和收集屏之間的距離 為20cm，溶液流速為2 2.5ml/h，控制紡絲的溫度為20 25°C，最 終在收集屏上得到了干燥的、擔載二甲基砜的聚丙交酯-乙交酯靜電 紡絲纖維膜；(8)將步驟(7)所制備的纖維膜避光放于真空干燥機中干燥，脫去 纖維中殘余的溶劑一蒸氯仿和丙酮，得到一種生物可吸收的高分子人工敷料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物可吸收的高分子人工敷料及制備方法。該敷料是一種納米纖維膜，由二甲基砜與可吸收的高分子生物材料聚丙交酯-乙交酯混合，然后通過靜電紡絲的方法制備而成。聚丙交酯-乙交酯纖維將二甲基砜完全包裹在內，二者完全共混，呈勻質狀態(tài)；二甲基砜的混入能增強聚丙交酯-乙交酯的力學性能，使其力學強度提高，聚丙交酯-乙交酯纖維膜能緩慢地將二甲基砜釋放出來。本發(fā)明所涉及的生物可吸收的高分子人工敷料可用于燒傷、切割傷等創(chuàng)面的覆蓋物，敷料內擔載的二甲基砜具有促進創(chuàng)面修復的功能。
文檔編號D01F1/10GK101439200SQ20081005166
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權日2008年12月25日
發(fā)明者孫傳永, 崔立國, 洋 徐, 宇 王, 王宗良, 章培標, 陳學思 申請人:中國科學院長春應用化學研究所