專利名稱：一種可吸收性的人工硬腦膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于層狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的制備方法，更具體地說，是一種人體硬腦膜缺損修復(fù)用的復(fù)合層結(jié)構(gòu)材料的制備方法。
人的硬腦膜是一層保護(hù)腦和防止腦脊液與外界交通的重要屏障，常由于開放性顱腦損傷(工業(yè)、交通、戰(zhàn)爭等)、腫瘤的侵蝕、顱內(nèi)感染等并發(fā)癥。另外當(dāng)硬腦膜缺損后，必將引起腦組織周圍的粘連，經(jīng)常會引起如癲癇、頭痛、腦功能障礙等疾病。
目前國內(nèi)外醫(yī)療單位使用的硬腦膜缺損修復(fù)材料大體可分為可吸收的移植物(包括自體和異體的)如顳肌筋膜、顱骨骨膜、闊筋膜、纖維蛋白膜，尿囊膜，羊腸膜，死人硬腦膜、牛肌腱的炮制膜、豬腹膜及牛心包等；不能吸收的移植物材料(包括金屬和高分子化合物)如金箔、銀箔、不銹鋼片、鉭箔、火棉箔、橡皮膜、聚乙烯醇膜、尼龍、維尼龍、特氟龍膜及滌綸硅橡膠膜等。但前者會引起不同程度的炎癥反應(yīng)，可造成纖維變性和腦粘連。后者會產(chǎn)生不同程度的結(jié)締組織增生包裹，金屬類還不利于CT、核磁及放射檢查和治療。胎膜太薄，操作時不易鋪平，容易撕裂，不能縫合。滌綸布類外面可形成較厚的瘢痕，其下方易與腦粘連等缺點(diǎn)，(見Abbot WM,Dupree Jr.EL.Sury Gyn andObs 1970；130:112-118.Flesher.L J.Neurosury 1967,27:559-564，王寶華，天津醫(yī)藥雜志，1973,5:7-9)。
近年有人用牛心包、豬腹膜做硬腦膜的替代材料，但均屬異種組織，殘留的抗原會導(dǎo)致不同程度的炎癥反應(yīng)，造成纖維變性和腦粘連。還有人制成硅橡膠滌綸膜，硅膠尼龍膜，單面硅真絲膜，這些生物材料雖生物相容性好，但長期存在于體內(nèi)，可形成纖維包裹，有“膜片致癌”的可能。也有人將短碳纖維與殼聚糖制成人工硬腦膜，該生物膜相容性好，可部分吸收，但由于碳纖維本身機(jī)械性能所限，不能加工成很薄的網(wǎng)狀支架，仍不能構(gòu)成理想的人工硬腦膜(中華神經(jīng)外科雜志，1985.11:102.中華神經(jīng)外科雜志1989,5,2:135.中華外科雜志1998,36,6:379，中華神經(jīng)外科雜志1997,13,4:236)。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提出一種可吸收的人工硬腦膜及其制備方法。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案在聚乳酸編織網(wǎng)的表面用水平流涎法或水平噴涂法涂覆一層含有少量甘油、明膠及抗菌素的殼聚糖混合溶液，固化后經(jīng)沖洗、中和、浸泡、干燥和分切成不同規(guī)格的可吸收的人工硬腦膜。
本發(fā)明的人工硬腦膜的具體制備方法，包括以下步驟1．將清潔消毒后的鋪膜槽放置在超級凈化室的凈化臺上，槽底放好玻璃板，將聚乳酸編制網(wǎng)平鋪在玻璃板上；2．將制備好的殼聚糖混合液水平流涎或水平噴涂在聚乳織酸編網(wǎng)表面，其厚度為0.2-0.3厘米(干燥后可得厚度為0.01-0.03毫米固體膜)；3．在40℃干燥箱內(nèi)干燥24小時；4．干燥后將其取出并放入5％氫氧化鈉溶液中浸泡1小時；5．用蒸餾水反復(fù)沖洗、浸泡直至膜為中性，然后在40℃下壓平，再于40℃干燥箱內(nèi)干燥后即成人工硬腦膜其厚度為0.03-0.30毫米，厚度可由3％殼聚糖混合液的量或聚乳酸網(wǎng)的厚度來調(diào)節(jié)；6．將復(fù)合的人工硬腦膜切成3×3厘米、5×5厘米、10×10厘米、10×15厘米、15×15厘米不同規(guī)格；7．用三層聚乙烯薄膜封裝，γ射線輻射或環(huán)氧乙烷消毒。
本發(fā)明所述的聚乳酸編織網(wǎng)包括聚乳酸編織布、聚乳酸無紡布或美國產(chǎn)的Vicryl網(wǎng)，Vicryl網(wǎng)市售產(chǎn)品，規(guī)格是15×15厘米，250目，厚度為0.02毫米。聚乳酸(polyactic acid.PLA)是一種可生物降解且有良好生物相容性的高分子材料。PLA有二種異構(gòu)體聚-DL乳酸(PDLLA)和聚L-乳酸(PLLA)，PDLLA強(qiáng)度差，本發(fā)明使用的是PLLA，它是從馬鈴薯和密糖等原料發(fā)酵而得，由于它在體等內(nèi)先降解為乳酸，再進(jìn)入生物代謝過程，故無毒副作用，臨床上廣泛應(yīng)用于藥物載體、手術(shù)縫線及外科手術(shù)防粘連膜等。在組織工程學(xué)中，它和聚羥基乙酸(PGA)常用作細(xì)胞外基質(zhì)，為細(xì)胞生長和分裂提供三維空間支架，在組織復(fù)制、器官復(fù)制及組織再生引導(dǎo)研究中有不可替代的作用。
為了要調(diào)節(jié)聚乳酸的降解速度，目前合成了以聚乳酸為主的各類共聚物，特別是乳酸與乙醇酸(聚羥基乙酸)的共聚物。通過調(diào)節(jié)兩者之間的共聚合比例，可以有效地控制聚合物的降解速度。Vicryl (polygactin 910)是聚乳酸和聚羥基乙酸的共聚物(摩爾比為90/10)。
本發(fā)明所述的3％殼聚糖混合液中混有的甘油、明膠和諾氟砂松混合物的重量比為100∶5∶2-3，殼聚糖與甘油、明膠和諾氟砂松的混合物之比為10∶1。具體制備方法取醫(yī)用殼聚糖粉(300目)加1％冰醋酸制成3％的殼聚糖溶液，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝箪o置24小時，取其過濾液，然后按要求的比例再加入甘油，30％明膠及諾氟沙星，混勻后制得殼聚糖混合液。
所述的殼聚糖(chitosan)又名幾丁糖，是甲殼素脫乙?；漠a(chǎn)物，其化學(xué)名為(1、4)聚精會神-氨基地-脫氧-β-D-葡聚糖。甲殼素(chitin)是一種天然多糖，廣泛存在于節(jié)肢動物如蝦、蟹的殼和真菌的細(xì)胞壁中，但由于它分子內(nèi)和分子間的強(qiáng)烈氫鍵，不溶于水、稀酸、稀堿和一般的有機(jī)溶劑中，而殼聚糖由于脫乙?；磻?yīng)破壞了甲殼素分子的致密性，它可溶于酸性水溶液，在諸多方面得到了應(yīng)用，大量的研究證實(shí)幾丁糖是一種無毒、無刺激性、無免疫抗原性、組織相容性良好、在體內(nèi)可降解吸收的天然高分子化合物，具有抑菌、促進(jìn)上皮細(xì)胞生長、抑制成纖維細(xì)胞生長的生物特性，有外科防粘連等作用。
本發(fā)明所述的諾氟沙星(3％)為抗菌素。
本發(fā)明的鋪膜槽是用不銹鋼板制成的長×寬×高=20×20×0.5厘米的金屬槽，槽底放長×寬×高=18×18×0.5厘米的玻璃板，其它設(shè)備如恒溫干燥箱以及沖洗、浸泡用的水箱都是已知的設(shè)備。
本發(fā)明的方法可制得硬腦膜，可用以人工腦膜的修補(bǔ)，還可用于腹膜、胸膜以及復(fù)壁缺損的修補(bǔ)。用于人工硬腦膜的修補(bǔ)，可制成0.03-0.30毫米厚的膜；用于腹膜或胸膜的修補(bǔ)，可制成0.05-0.2毫米的膜；用于腹壁缺損的修補(bǔ)，可制成0.20-0.30毫米的膜。
本發(fā)明的人工硬腦膜與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明是將殼聚糖和聚乳酸兩者有機(jī)地復(fù)合制成的一種新的人工硬腦膜，殼聚糖是天然的高分子材料，聚乳酸是人工合成的高分子材料，二者均具有良好的生物相容性和可吸收性。
本發(fā)明利用殼聚糖和聚乳酸的降解原理不同，前者為非水溶性多糖，靠酶的作用才能水解，而聚乳酸是一種聚酯，其降解主要是通過酯鍵的水解進(jìn)行，分子鏈越長，被水解的部位越多，水解的速度就越快；殼聚糖在酸性介質(zhì)中溶解度增加，形成了微堿環(huán)境，可與酸性降解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，降低了材料內(nèi)部酸性降解產(chǎn)物的自催化效應(yīng)及其產(chǎn)生速度，也對材料周圍PH值下降有一定緩沖作用。本發(fā)明的植入實(shí)驗結(jié)果表明，本發(fā)明的人工硬腦膜降解速度明顯減慢，16周后人工硬腦膜的輪廓仍清晰可見，電鏡下見膜的表面粗糙，呈蟲蝕狀，而且在植入早期的炎癥反應(yīng)較輕，和單獨(dú)使用殼聚糖相比有明顯差異，它在體內(nèi)的降解速度開始階段較快，以后明顯減慢。
本發(fā)明的力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)于同類產(chǎn)品。本發(fā)明的人工硬腦膜為雙層結(jié)構(gòu)，底面是薄的殼聚糖膜，外面為聚乳酸網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于在殼聚糖中加入了一定量的甘油、明膠，使其在濕態(tài)具有良好的彈性、柔韌性。本發(fā)明的硬腦膜厚度為0.03-0.30毫米，滲水率為0，縫邊拉力為720克。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)采用徑編法編制而成，在縱橫方向有彈性，這樣既保證了在縫合不撕裂、脫邊，也能達(dá)到減壓的目的。本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)果表明30例中元一例出現(xiàn)腦脊液漏、腦粘連。
本發(fā)明的生物相容性也優(yōu)于同類產(chǎn)品。這是由于殼聚糖和聚乳酸均具有良好的生物相容性，二者復(fù)合后，由于其生物降解方面的互補(bǔ)性，更有利于其生物相容性。
實(shí)施例1將Vicryl網(wǎng)放在水平模具的玻璃板上，展平后再將已制備好的含少量甘油、明膠、諾氟沙星的3％殼聚糖混合溶液(殼聚糖粉320目，脫乙酰度為85％,30克，將其溶解在1％冰醋酸溶液1000毫升中，充分?jǐn)嚢枞芙庵瞥?％殼聚糖溶液，靜置24小時，取其過濾液，然后加入甘油5毫升，30％明膠7毫升，諾氟沙星3克，攪拌均勻即可得殼聚糖溶液。倒入Vicryl網(wǎng)的表面，水平流涎展平，其厚度為2-6毫米，放在40℃干燥箱內(nèi)干燥24小時后從模具中取出，放入5％氫氧化鈉溶液中浸泡1小時，然后再用蒸餾水沖洗、浸泡1小時后取出，在40℃下壓平后再放入40℃干燥箱內(nèi)干燥2小時即成人工硬腦膜，其厚度為0.03毫米，干膜強(qiáng)度為120Mpa，濕膜強(qiáng)度為80Mpa，含水率為75％,0號手術(shù)縫合線縫邊拉力720克，人工硬腦膜的滲水率為0。該膜適合于硬腦膜的要求。
實(shí)施例2
為了適合機(jī)械化工業(yè)性生產(chǎn)，實(shí)施例1的水平流涎法可改用水平噴涂法，即先將聚乳酸網(wǎng)的材料編織成80×1000厘米聚乳酸編制布，展平后放在水平臺上，按實(shí)施例1的方法配置成3％殼聚糖混合溶液，用美國諾言信公司生產(chǎn)的涂布噴頭進(jìn)行水平噴涂，電腦控制其厚度為3毫米，干燥后得0.20毫米厚復(fù)合膜，再用實(shí)施例1的方法進(jìn)行中和、沖洗、干燥、分切、封裝、γ射線消毒即可得人工復(fù)合膜?？捎糜诟贡谌睋p的修補(bǔ)。
實(shí)施例3先將乳酸和羥基乙酸的共聚物(摩爾比90∶10)在高溫(300℃)、高壓(400大氣壓)下噴涂在無紡布涂布鼓的表面，制成聚乳酸無紡布，再用實(shí)施例1制備好的3％殼聚糖混合液倒在無紡布的表面，水平流涎展平，在40℃干燥箱內(nèi)干燥后即成人工硬腦膜，其厚度為0.30毫米，干膜強(qiáng)度為120Mpa，濕膜強(qiáng)度為80Mpa，吸水率為160％，縫邊拉力700克，滲水率為0。
實(shí)施例4本實(shí)施例是對實(shí)施例1的人工硬腦膜進(jìn)行生物相溶性實(shí)驗1．細(xì)胞毒性實(shí)驗，實(shí)驗方法見《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》，1999,16(1):86-90；2．皮膚致敏學(xué)實(shí)驗，實(shí)驗方法見《安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報》，1997,32(4):329-330；3．皮內(nèi)注射實(shí)驗，實(shí)驗方法見《安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報》1997,32(4):329-330；4．溶血實(shí)驗，實(shí)驗方法見《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》，1999,16(2):135-139；5．微核實(shí)驗，實(shí)驗方法見《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志》，1999,16(2):135-139；6．體內(nèi)降解實(shí)驗，實(shí)驗方法見《山東醫(yī)科大學(xué)學(xué)報》，1996,34(4):338；7．體內(nèi)植放實(shí)驗，實(shí)驗方法見《中華神經(jīng)外科雜志》，1997,13(4):236。
實(shí)驗結(jié)果如下1．細(xì)胞毒性實(shí)驗細(xì)胞形態(tài)分析每組細(xì)胞分別在1天、2天、4天和7天觀察細(xì)胞形態(tài)。按國家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗組和陰性對照組細(xì)胞形態(tài)正常，貼壁生長良好，呈棱形或不規(guī)則三角形；陽性對照組的細(xì)胞形態(tài)基本不貼壁，決大多數(shù)呈浮死細(xì)胞。細(xì)胞相對增殖度人工硬腦膜組L929細(xì)胞的相對增殖度在第2天為81.22％，其余均在90％以上。按國家標(biāo)準(zhǔn)，該人工硬腦膜對細(xì)胞無毒性反應(yīng)。
2．皮膚致敏實(shí)驗實(shí)驗組及空白對照組溶液家兔的致敏率為0％，而陽性對照組為100％，二者相比有顯著性差異，表明該人工硬腦膜不引起皮膚過敏反應(yīng)。
3．皮內(nèi)注射實(shí)驗將人工硬腦膜低溫生理鹽水浸提液和高溫花生油浸提液分別注射于兔的背部，以生理鹽水和花生油作對照，觀察兩組在15min、1h、24h、48h、72h注射部位有無紅斑(ER)、水腫(ED)等。實(shí)驗結(jié)果表明各組各點(diǎn)局部無紅斑、水腫反應(yīng)，確定人工硬腦膜材料無皮膚刺激反應(yīng)。
4．溶血實(shí)驗取新鮮抗凝兔血，以生理鹽水作陰性對照，以蒸溜水作陽性對照。試驗結(jié)果顯示除陽性對照組外，各組溶血率均在1％以內(nèi)(國家標(biāo)準(zhǔn)不大于5％)，符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
5．微核實(shí)驗材料浸提液組、生理鹽水對照組、環(huán)磷酰胺陽性組，不同試劑給藥后小鼠骨髓細(xì)胞的微核率分別為1.6％、1.4％、20％。統(tǒng)計學(xué)處理結(jié)果顯示材料浸提液組與生理鹽水對照組比較無顯著性差異(P＞0.05)，材料浸提液組與陽性對照組比較有顯著性差異(P＜0.01)。
6．體內(nèi)降解實(shí)驗人工硬腦膜手術(shù)植入后1、2、4、8、12周分別處死大鼠，取出膜、浸泡、烘干、稱重。通過測定植入前后膜的重量變化研究其生物降解性見下表
W0-膜降解前的重量W1-膜降解后的重量電鏡掃描觀察人工硬腦膜2周時表面可見粉末狀降解產(chǎn)物6周時表面可見蟲蝕樣改變；12周時表面可見小的空洞形成。實(shí)驗結(jié)果顯示本發(fā)明人工硬腦膜在體內(nèi)的降解速度和時間成非直線關(guān)系，在植入體內(nèi)開始階段較快，但隨時間延長，降解速度明顯減慢。
7．體內(nèi)植放實(shí)驗術(shù)后30只家兔術(shù)后全部成活，未發(fā)現(xiàn)偏癱、癲癇等表現(xiàn)，進(jìn)食和活動良好，傷口一期愈合，無一例感染。
肉眼觀察人工硬腦膜與皮下組織(聚乳酸網(wǎng)與頭皮組織)有疏松粘連，分離后見人工硬腦膜周圍形成纖維組織膜，人工硬腦膜與腦皮層無粘連，腦皮層表面血管紋理清楚，局部物積液，隨植入時間不同，人工硬腦膜可見有部分或大部分被吸收。
鏡下觀察人工硬腦膜隨時間的延長逐漸降解，2個月時膜尚完整，6個月時呈碎片狀，膜周圍有纖維組織形成，成膜樣結(jié)構(gòu)。人工硬腦膜腦面和腦組織無粘連。
電鏡掃描觀察，取2、12、20周標(biāo)本在50倍電鏡下掃描可見2周時標(biāo)本有粉末狀物質(zhì)脫落，12周時標(biāo)本表面有蟲蝕樣改變，20周時標(biāo)本表面有大量空洞形成。
權(quán)利要求
1．一種可吸收性的人工硬腦膜，其特征在于是以聚乳酸編織網(wǎng)為表面層，含甘油、明膠及諾氟沙星的3％殼聚糖混合液為底層，經(jīng)固化后得到厚為0.03-0.30毫米的雙層結(jié)構(gòu)的人工硬腦膜材料。
2．按照權(quán)利要求1所述的硬腦膜，其特征在于聚乳酸編織網(wǎng)，包括Vicryl網(wǎng)、聚乳酸編織布和聚乳酸無紡布，其厚度為0.015-0.03毫米。
3．按照權(quán)利要求1所述的硬腦膜，其特征在于所述的3％殼聚糖混合液中的甘油、明膠和諾氟沙星混物重量比為100∶5∶2-3，殼聚糖與甘油、明膠、諾氟沙星混合物重量比為10∶1。
4．權(quán)利要求1所述的硬腦膜的制備方法，其特征在制備過程包括以下步驟(1)將清潔消毒后的鋪膜槽放置在超級凈化室內(nèi)的凈化臺上，槽底放入玻璃板，將聚乳酸編織網(wǎng)平鋪在玻璃板上；(2)將制備好的含甘油、明膠和諾氟沙星的3％殼聚糖混合液水平流涎或水平噴涂在網(wǎng)的表面，其厚度為0.2-0.3厘米；(3)將(2)步涂有殼聚糖混合液的聚乳酸編織網(wǎng)放入干燥箱內(nèi)，在40℃下干燥24小時，干燥后將其取出并放入5％氫氧化鈉溶液中浸泡1小時；(4)用蒸餾水反復(fù)沖洗后在蒸餾水中再浸泡，直至復(fù)合膜為中性，然后取出在40℃下壓平，放入干燥箱內(nèi)，在40℃干燥2小時即制得0.03-0.30毫米人工硬腦膜即成人工硬腦膜；(5)將(4)步制成的人工硬腦膜切成3×3厘米、5×5厘米、10×10厘米、10×15厘米、15×15厘米不同規(guī)格，并用三層聚乙烯薄膜封裝，γ射線輻射或環(huán)氧乙烷消毒即為成品。
5．權(quán)利要求1所述的硬腦膜還可用于腹膜、胸膜和復(fù)壁缺損的修補(bǔ)，用于腹膜或胸膜的修補(bǔ)可制成0.20-0.30毫米厚的人工硬腦膜，用于腹壁缺損的修補(bǔ)可制成0.05-0.2毫米的人工硬腦膜。
全文摘要
本發(fā)明是一種可吸收性的人工硬腦膜及其制備方法，系將含甘油、明膠和諾氟沙星的3%殼聚糖混合液，采用水平流涎或水平噴涂方法將其涂敷在聚乳酸網(wǎng)或無紡布上，經(jīng)烘干、稀堿中和、蒸餾水沖洗、浸泡、干燥、分切、封裝、消毒等步驟即得到不同厚度、不同規(guī)格的雙層結(jié)構(gòu)的人工硬腦膜。本發(fā)明的硬腦膜材料生物相容性好，無毒，無抗原反應(yīng)，抑菌，縫合時無脫邊，為細(xì)胞生長可提供三維支架結(jié)構(gòu)，在人內(nèi)可緩慢吸收，它可用于硬腦膜缺損的修復(fù)和胸膜、心色缺損、腹膜、腹肌筋膜缺損的修復(fù)、防粘連等多種用途。
文檔編號A61L27/00GK1317297SQ00105609
公開日2001年10月17日 申請日期2000年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月11日
發(fā)明者陶智潞, 張保軍, 李建民 申請人:張保軍, 蔣炳武, 李建民, 徐應(yīng)軍, 席建平, 郭萬厚, 陶智潞