一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，包括肌腱器件，所述肌腱器件具有類似肌腱組織的級聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述級聯(lián)結(jié)構(gòu)采用18根五級結(jié)構(gòu)纖維束編織而成，所述五級結(jié)構(gòu)纖維束由7根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，所述四級結(jié)構(gòu)的纖維束由3根三級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，所述三級結(jié)構(gòu)的纖維束由兩根纖維束加捻而成；本發(fā)明還公開了智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，本發(fā)明具有雙向拉伸或收縮形狀記憶功能，給予細(xì)胞和支架材料復(fù)合物一定的機械應(yīng)力刺激，促進細(xì)胞發(fā)揮功能，在體內(nèi)誘導(dǎo)肌腱、韌帶組織再生。
【專利說明】—種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，還涉及該智能肌腱修復(fù)器件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于肌腱本身結(jié)構(gòu)和功能具有特殊性，由少量的細(xì)胞和大量的基質(zhì)及致密纖維等構(gòu)成，實施連接和力學(xué)傳導(dǎo)功能。由于自身修復(fù)能力有限，使得肌腱損傷的修復(fù)至今仍是臨床醫(yī)學(xué)的難點，除了傳統(tǒng)的自體(來源受限)和異體(免疫排斥反應(yīng))組織移植外，目前主要的修復(fù)技術(shù)是采用生物醫(yī)用材料來替代肌腱損傷。人工肌腱雖然研究歷史悠久，材料多種多樣，但絕大部分因在體內(nèi)長期不能腱化、吸收、產(chǎn)生粘連、拉應(yīng)力不足等缺點，只能作為暫時代用品，限制了其在臨床上的應(yīng)用。尋找用于肌腱損傷的修復(fù)材料仍然是臨床面臨的難題。蓬勃發(fā)展起來的肌腱組織工程是一個有潛在應(yīng)用前景的技術(shù)，可望從根本上解決肌腱損傷修復(fù)的難題。
[0003]組織工程肌腱在組織形態(tài)學(xué)上取得了令人鼓舞的進步，但要用于臨床仍然面臨很多技術(shù)困難。研究開發(fā)具有良好性能的支架材料是肌腱組織工程研究的熱點和難點。天然高分子材料、人工合成材料各有優(yōu)缺點，除材料的特性外，支架的微觀結(jié)構(gòu)、幾何特征能否利于膠原纖維的平行排列。支架在一定時間內(nèi)是否能夠具有足夠的強度承受生理負(fù)荷，以便適當(dāng)?shù)男g(shù)后運動，促進細(xì)胞的黏附和增殖。目前組織工程肌腱支架材料的研究已經(jīng)取得了顯著的成果，組織工程支架能促進和支持肌腱組織再生，也能提高組織的修復(fù)能力。但如何解決體外構(gòu)建的組織工程肌腱力學(xué)強度仍較天然組織差的問題，人工合成材料存在體內(nèi)降解過程中局部酸性產(chǎn)物蓄積的問題，植入體內(nèi)保證支架材料在體內(nèi)降解的同時，能否提供肌腱再生過程中正常的力學(xué)刺激等問題。而解決該問題的關(guān)腱在于實現(xiàn)新生肌腱膠原纖維的有序排列，因為肌腱力學(xué)強度主要取決于其有序排列的膠原纖維。
[0004]目前，研究證實， 肌腱再生過程中正常的力學(xué)刺激對新生肌腱的“塑形”非常重要，其可誘導(dǎo)新生膠原纖維生長并取向排列，進而提高新生肌腱力學(xué)強度。許多科研單位(如美國北卡羅來納大學(xué)、匹茲堡大學(xué)、辛辛那提大學(xué)和四川大學(xué)等)都開展了力學(xué)刺激尤其是周期性力學(xué)應(yīng)變用于肌腱組織工程的研究。但目前只能在體外構(gòu)建組織工程肌腱時，借助額外的機械裝置，給支架提供應(yīng)力刺激。支架植入體內(nèi)后，在術(shù)后早期需制動，以防縫合處發(fā)生斷裂；而造成肌腱無法得到正常力學(xué)刺激(功能刺激)，發(fā)生粘連，導(dǎo)致功能恢復(fù)差，二次手術(shù)率很高。因此，如何在術(shù)后早期提供肌腱再生過程中可控的力學(xué)刺激和功能鍛煉是目前組織工程肌腱修復(fù)研究的十分重要問題。
[0005]由上可知，解決這些問題已是迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是為了提供一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，具有雙向拉伸或收縮形狀記憶功能，給予細(xì)胞和支架材料復(fù)合物一定的機械應(yīng)力刺激，上述級聯(lián)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞外基質(zhì)、應(yīng)力刺激共同構(gòu)成修復(fù)細(xì)胞的微環(huán)境條件，使細(xì)胞向目標(biāo)組織正常分化，促進細(xì)胞發(fā)揮功能，在體內(nèi)誘導(dǎo)肌腱、韌帶組織再生。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，其特征在于:包括肌腱器件，所述肌腱器件具有類似肌腱組織的級聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述級聯(lián)結(jié)構(gòu)采用18根五級結(jié)構(gòu)纖維束編織而成，其編織角為20-40度，直徑為8-10mm，所述五級結(jié)構(gòu)纖維束由7根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，所述四級結(jié)構(gòu)的纖維束由3根三級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，所述三級結(jié)構(gòu)的纖維束由兩根纖維束加捻而成，所述纖維束包括具有雙向形狀記憶高分子材料構(gòu)成的基體，并經(jīng)過細(xì)胞外基質(zhì)進行修飾。
[0008]進一步，所述基體是一包括聚乙交酯、聚乳酸、聚己內(nèi)酯及其共聚物所組成的多嵌段共聚物，所述多嵌段共聚物具有軟硬兩種鏈段，其中所述軟鏈段的熔點溫度為30度一 40度，硬鏈段的熔點溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為140度一 230度。
[0009]進一步，所述細(xì)胞外基質(zhì)包括膠原、纖維黏連蛋白和層黏連蛋白。
[0010]進一步，所述纖維束的直徑為200nm — 1.5 u m0
[0011]進一步，所述智能肌腱修復(fù)器件的形狀為條繩狀或扁平狀，直徑范圍Imm - 8mm,長度范圍10mm — 50_。
[0012]本發(fā)明的目的之二，是在于提供一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，制備簡單，成本低，所得產(chǎn)品性能好。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是: 一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:
步驟一:基體多嵌段聚酯共聚物的制備:
第一步，端羥基聚酯均聚物和共聚物的合成:
1、聚已內(nèi)酯(PCL)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5-10min后，再加入的單體，然后將體系置于110-130°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，所述單體為己內(nèi)酯(CL)，單體與乙二醇摩爾比為26:1-35:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1-110:1 ；
上述所得聚已內(nèi)酯(PCL)分子量為3000-4000、熔點為40-46°C ；
2、L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5-10min后，再加入的單體，然后將體系置于110-130°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，所述單體為L-丙交酯(LLA)和乙交酯(GL)的組合物，其中LLA與GL單體摩爾比為3:1-4:1，總單體與乙二醇摩爾比為86:1-95:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1-110:1 ；
上述所得L-丙交酯-CO-乙交酯(PLLGA)分子量為6500-7200、熔點為160°C ；
第二步，進行縮聚反應(yīng):
按端羥基聚酯共聚物中羥基與六亞甲基二異氰酸酯中異氰酸的摩爾比為1:1.1-1:1.5的比例進行以下縮聚反應(yīng)，將上述所得的PCL均聚物與六亞甲基二異氰酸酯在85°C下攪拌反應(yīng)I小時，再加入PLLGA共聚物，繼續(xù)反應(yīng)6小時，然后降溫，加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑，配成重量百分比為10-15wt%的溶液，倒入聚四氟乙烯磨具里，在80°C烘箱烘24小時后，放入80°C真空烘箱抽真空繼續(xù)干燥到恒重，最后，得到分子量高達(dá)55-60萬的PCL均聚物含量為70wt%的具有兩熔點的(低熔點為35-38°C和高熔點155-157°C)的多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料。
[0014]步驟二:
首先將步驟一中制的基體，即具有雙向形狀記憶高分子材料的多嵌段聚酯共聚物作為島相，將增塑改性聚乙烯醇為海相，采用定島型海島雙組份熔融紡絲法制備微納米級形狀記憶纖維；
其中端羥基聚酯共聚物與聚乙烯醇體積比在7:3-9:3，紡絲溫度為200-220°C。最終可得到直徑約10-15微米的形狀記憶微米纖維束，微米纖維束在海相材料的支撐下完成后續(xù)加捻后，再進行海相PVA的熱水溶解，可獲得微納米纖維束結(jié)構(gòu)，其直徑為200納米一 I微米。
[0015]其次是制作雙向形狀記憶纖維束:以上述雙向形狀記憶微米纖維束為基礎(chǔ)，第一是將兩根纖維束一起加捻，捻度為每米5-15個，得到直徑為0.31毫米的三級結(jié)構(gòu)的纖維束，第二將三根三級結(jié)構(gòu)的纖維束一起加捻，捻度為每米8-10個，得到直徑為0.67毫米的四級結(jié)構(gòu)的纖維束，第三是將七根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻，捻度為每米8-10個捻，形成了直徑為2毫米的五級結(jié)構(gòu)的纖維束；第四，五級結(jié)構(gòu)的纖維束在熱水浸泡3小時，除去PVA，經(jīng)干燥后負(fù)載上重量含量為2_3wt%膠原。
[0016]最后，通過編織技術(shù)，采用18根五級結(jié)構(gòu)的纖維束，編織角為20-40度，直徑為8-10mm圓形截面肌腱器件。
[0017]本發(fā)明在使用時，植入動物體或人體的智能器件，通過簡單的熱敷/冷敷皮膚的方法，器件可相應(yīng)進行伸長或收縮。當(dāng)熱敷溫度為40度一 55度，冷敷溫度為35度一 10度，智能器件伸縮范圍在1% — 15%內(nèi)，便于肌腱修復(fù)，提高誘導(dǎo)肌腱組織再生概率，實現(xiàn)智能修復(fù)。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用微納米纖維復(fù)合生物活性因子后，加捻成纖維束，經(jīng)細(xì)胞外基質(zhì)表面修飾后再由編織技術(shù)制備智能肌腱修復(fù)器件，該器件由于賦予了雙向形狀記憶功能可使器件產(chǎn)生拉伸、收縮應(yīng)力作用；同時該器件修飾細(xì)胞外基質(zhì)蛋白有利于修復(fù)細(xì)胞黏附、增殖和分化，誘導(dǎo)肌腱組織再生，實現(xiàn)智能修復(fù)。因此具有以下優(yōu)點:
I)本發(fā)明器件具有雙向拉伸的形狀記憶功能，在體內(nèi)容易實現(xiàn)器件的伸長與收縮，使修復(fù)細(xì)胞能受到相應(yīng)的機械應(yīng)力刺激，誘導(dǎo)修復(fù)細(xì)胞的正常分化和肌腱組織再生。
[0019]2)本發(fā)明利用雙向形狀記憶高分子制備微納米纖維，再加捻成纖維束，進一步編織成為肌腱修復(fù)器件，具有與肌腱組織近似的級聯(lián)結(jié)構(gòu)特征，確保制備的肌腱修復(fù)器件在結(jié)構(gòu)上與天然肌腱組織相似。[0020]3)本發(fā)明的器件由纖維束編制而成，由于纖維束表面修飾了細(xì)胞外基質(zhì)，有利于修復(fù)細(xì)胞的黏附、增殖和遷移。
[0021]為了進一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來對本發(fā)明進行詳細(xì)闡述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]參考附圖1，本發(fā)明公開了一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，包括肌腱器件1，所述肌腱器件I具有類似肌腱組織的級聯(lián)結(jié)構(gòu)。級聯(lián)結(jié)構(gòu)采用18根五級結(jié)構(gòu)纖維束2編織而成，其編織角為20-40度，直徑為8-10mm，五級結(jié)構(gòu)纖維束2由7根四級結(jié)構(gòu)的纖維束3加捻而成，四級結(jié)構(gòu)的纖維束3由3根三級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，三級結(jié)構(gòu)的纖維束由兩根纖維束4加捻而成，纖維束4包括具有雙向形狀記憶高分子材料構(gòu)成的基體,并經(jīng)過細(xì)胞外基質(zhì)5進行修飾。
[0025]其中，基體是一包括聚乙交酯、聚乳酸、聚己內(nèi)酯及其共聚物所組成的多嵌段共聚物，多嵌段共聚物具有軟硬兩種鏈段，其中軟鏈段的熔點溫度為30度一 40度，硬鏈段的熔點溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為140度一 230度。
[0026]細(xì)胞外基質(zhì)5包括膠原、纖維黏連蛋白和層黏連蛋白。
[0027]纖維束4的直徑為200nm - 1.5 Um0
[0028]智能肌腱修復(fù)器 件的形狀為條繩狀或扁平狀，直徑范圍Imm — 8mm,長度范圍IOmm — 50mmo
[0029]本發(fā)明還公開了一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，具體如下:
實施例一:
一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，包括如下步驟:
步驟一:基體多嵌段聚酯共聚物的制備:
第一步，端羥基聚酯均聚物和共聚物的合成:
1、聚已內(nèi)酯(PCL)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌IOmin后，再加入的單體，然后將體系置于110°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，所述單體為己內(nèi)酯(CL)，單體與乙二醇摩爾比為35:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1 ；
上述所得聚已內(nèi)酯(PCL)分子量為4000、熔點為46°C ；
2、L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5min后，再加入的單體，然后將體系置于110°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，單體為L-丙交酯(LLA)和乙交酯(GL)的組合物，其中LLA與GL單體摩爾比為3:1，總單體與乙二醇摩爾比為95:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1 ;
上述所得L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)分子量為7200、熔點為160°C ；
第二步，進行縮聚反應(yīng):
按端羥基聚酯共聚物中羥基與六亞甲基二異氰酸酯中異氰酸的摩爾比為1:1.5的比例進行以下縮聚反應(yīng)，將上述所得的PCL均聚物與六亞甲基二異氰酸酯在85°C下攪拌反應(yīng)I小時，再加入PLLGA共聚物，繼續(xù)反應(yīng)6小時，然后降溫，加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑，配成重量百分比為15wt%的溶液，倒入聚四氟乙烯磨具里，在80°C烘箱烘24小時后，放A 80°C真空烘箱抽真空繼續(xù)干燥到恒重，最后，得到分子量高達(dá)60萬的PCL均聚物含量為70wt%的具有兩熔點的(低熔點為38°C和高熔點157°C)的多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料。
[0030]上述所得產(chǎn)品，該多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料通過DMA測定在1190kPa和900kPa預(yù)應(yīng)力下，溫度刺激范圍10_40°C或者10_42°C間實現(xiàn)雙向形狀記憶功能，雙向應(yīng)變幅度為8%-10%，符合肌腱力學(xué)刺激的要求。
[0031]步驟二:
首先將步驟一中制的基體，即具有雙向形狀記憶高分子材料的多嵌段聚酯共聚物作為島相，將增塑改性聚乙烯醇為海相，采用定島型海島雙組份熔融紡絲法制備微納米級形狀記憶纖維；
其中端羥基聚酯共聚物與聚乙烯醇體積比在7:3，紡絲溫度為200°C，最終可得到直徑約10-15微米的形狀記憶微米纖維束，微米纖維束在海相材料的支撐下完成后續(xù)加捻后，再進行海相PVA的熱水溶解，可獲得微納米纖維束結(jié)構(gòu)，其直徑為200納米一I微米。
[0032]其次是制作雙向形狀記憶纖維束:以上述雙向形狀記憶微米纖維束為基礎(chǔ)，第一是將兩根纖維束一起加捻，捻度為每米5-15個，得到直徑為0.31毫米的三級結(jié)構(gòu)的纖維束，第二將三根三級結(jié)構(gòu)的纖維束一起加捻，捻度為每米8-10個，得到直徑為0.67毫米的四級結(jié)構(gòu)的纖維束，第三是將七根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻，捻度為每米8-10個捻，形成了直徑為2毫米的五級結(jié)構(gòu)的纖維束；第四，五級結(jié)構(gòu)的纖維束在熱水浸泡3小時，除去PVA，經(jīng)干燥后負(fù)載上重量含量為2_3wt%膠原。
[0033]最后，通過編織技術(shù)，采用18根五級結(jié)構(gòu)的纖維束，編織角為40度，直徑為IOmm圓形截面肌腱器件。
[0034]實施例二:
一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，包括如下步驟:
步驟一:基體多嵌段聚酯共聚物的制備:
第一步，端羥基聚酯均聚物和共聚物的合成:
1、聚已內(nèi)酯(PCL)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5min后，再加入的單體，然后將體系置于110°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，單體為己內(nèi)酯(CL)，單體與乙二醇摩爾比為26:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1 ；
上述所得聚已內(nèi)酯(PCL)分子量為3000、熔點為40°C ；
2、L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5min后，再加入的單體，然后將體系置于110°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，所述單體為L-丙交酯(LLA)和乙交酯(GL)的組合物，其中LLA與GL單體摩爾比為3:1，總單體與乙二醇摩爾比為86:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1 ;
上述所得L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)分子量為6500、熔點為160°C ；
第二步，進行縮聚反應(yīng):
按端羥基聚酯共聚物中羥基與六亞甲基二異氰酸酯中異氰酸的摩爾比為1:1.1的比例進行以下縮聚反應(yīng)，將上述所得的PCL均聚物與六亞甲基二異氰酸酯在85°C下攪拌反應(yīng)I小時，再加入PLLGA共聚物，繼續(xù)反應(yīng)6小時，然后降溫，加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑，配成重量百分比為10wt%的溶液，倒入聚四氟乙烯磨具里，在80°C烘箱烘24小時后，放A 80°C真空烘箱抽真空繼續(xù)干燥到恒重，最后，得到分子量高達(dá)60萬的PCL均聚物含量為70wt%的具有兩熔點的(低熔點為35°C和高熔點155°C)的多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料。
[0035]上述所得產(chǎn)品，該多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料通過DMA測定在1190kPa和900kPa預(yù)應(yīng)力下，溫度刺激范圍10_40°C或者10_42°C間實現(xiàn)雙向形狀記憶功能，雙向應(yīng)變幅度為8%-10%，符合肌腱力學(xué)刺激的要求。
[0036]步驟二:
首先將步驟一中制的基體，即具有雙向形狀記憶高分子材料的多嵌段聚酯共聚物作為島相，將增塑改性聚乙烯醇為海相，采用定島型海島雙組份熔融紡絲法制備微納米級形狀記憶纖維；
其中端羥基聚酯共聚物與聚乙烯醇體積比在7:3，紡絲溫度為200°C。最終可得到直徑約10-15微米的形狀記憶微米纖維束，微米纖維束在海相材料的支撐下完成后續(xù)加捻后，再進行海相PVA的熱水溶解，可獲得微納米纖維束結(jié)構(gòu)，其直徑為200納米一I微米。
[0037]其次是制作雙向形狀記憶纖維束:以上述雙向形狀記憶微米纖維束為基礎(chǔ)，第一是將兩根纖維束一起加捻，捻度為每米5-15個，得到直徑為0.31毫米的三級結(jié)構(gòu)的纖維束，第二將三根三級結(jié)構(gòu)的纖維束一起加捻，捻度為每米8-10個，得到直徑為0.67毫米的四級結(jié)構(gòu)的纖維束，第三是將七根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻，捻度為每米8-10個捻，形成了直徑為2毫米的五級結(jié)構(gòu)的纖維束；第四，五級結(jié)構(gòu)的纖維束在熱水浸泡3小時，除去PVA，經(jīng)干燥后負(fù)載上重量含量為2_3wt%膠原。
[0038]最后，通過編織技術(shù)，采用18根五級結(jié)構(gòu)的纖維束，編織角為20度，直徑為8mm圓形截面肌腱器件。[0039]實施例三:
一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的制備方法，包括如下步驟:
步驟一:基體多嵌段聚酯共聚物的制備:
第一步，端羥基聚酯均聚物和共聚物的合成:
1、聚已內(nèi)酯(PCL)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌7min后，再加入的單體，然后將體系置于120°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，所述單體為己內(nèi)酯(CL)，單體與乙二醇摩爾比為30:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為110:1 ；
上述所得聚已內(nèi)酯(PCL)分子量為3500、熔點為46°C ；
2、L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)的制備:
在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5min后，再加入的單體，然后將體系置于120°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物；
其中，所述單體為L-丙交酯(L`LA)和乙交酯(GL)的組合物，其中LLA與GL單體摩爾比為4:1，總單體與乙二醇摩爾比為90:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為105:1 ;
上述所得L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)分子量為7000、熔點為160°C ；
第二步，進行縮聚反應(yīng):
按端羥基聚酯共聚物中羥基與六亞甲基二異氰酸酯中異氰酸的摩爾比為1:1.3的比例進行以下縮聚反應(yīng)，將上述所得的PCL均聚物與六亞甲基二異氰酸酯在85°C下攪拌反應(yīng)I小時，再加入PLLGA共聚物，繼續(xù)反應(yīng)6小時，然后降溫，加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑，配成重量百分比為12wt%的溶液，倒入聚四氟乙烯磨具里，在80°C烘箱烘24小時后，放A 80°C真空烘箱抽真空繼續(xù)干燥到恒重，最后，得到分子量高達(dá)60萬的PCL均聚物含量為70wt%的具有兩熔點的(低熔點為38°C和高熔點155°C)的多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料。
[0040]上述所得產(chǎn)品，該多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料通過DMA測定在1190kPa和900kPa預(yù)應(yīng)力下，溫度刺激范圍10_40°C或者10_42°C間實現(xiàn)雙向形狀記憶功能，雙向應(yīng)變幅度為8%-10%，符合肌腱力學(xué)刺激的要求。
[0041]步驟二:
首先將步驟一中制的基體，即具有雙向形狀記憶高分子材料的多嵌段聚酯共聚物作為島相，將增塑改性聚乙烯醇為海相，采用定島型海島雙組份熔融紡絲法制備微納米級形狀記憶纖維；
其中端羥基聚酯共聚物與聚乙烯醇體積比在8:3，紡絲溫度為210°C。最終可得到直徑約10-15微米的形狀記憶微米纖維束，微米纖維束在海相材料的支撐下完成后續(xù)加捻后，再進行海相PVA的熱水溶解，可獲得微納米纖維束結(jié)構(gòu)，其直徑為200納米一I微米。
[0042]其次是制作雙向形狀記憶纖維束:以上述雙向形狀記憶微米纖維束為基礎(chǔ)，第一是將兩根纖維束一起加捻，捻度為每米5-15個，得到直徑為0.31毫米的三級結(jié)構(gòu)的纖維束，第二將三根三級結(jié)構(gòu)的纖維束一起加捻，捻度為每米8-10個，得到直徑為0.67毫米的四級結(jié)構(gòu)的纖維束，第三是將七根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻，捻度為每米8-10個捻，形成了直徑為2毫米的五級結(jié)構(gòu)的纖維束；第四，五級結(jié)構(gòu)的纖維束在熱水浸泡3小時，除去PVA，經(jīng)干燥后負(fù)載上重量含量為2_3wt%膠原。[0043]最后，通過編織技術(shù)，采用18根五級結(jié)構(gòu)的纖維束，編織角為30度，直徑為9mm圓形截面肌腱器件。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非對本案設(shè)計的限制，凡依本案的設(shè)計關(guān)腱所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，其特征在于:包括肌腱器件，所述肌腱器件具有類似肌腱組織的級聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述級聯(lián)結(jié)構(gòu)采用18根五級結(jié)構(gòu)纖維束編織而成，其編織角為20-40度，直徑為8-10mm，所述五級結(jié)構(gòu)纖維束由7根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，所述四級結(jié)構(gòu)的纖維束由3根三級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻而成，所述三級結(jié)構(gòu)的纖維束由兩根纖維束加捻而成，所述纖維束包括具有雙向形狀記憶高分子材料構(gòu)成的基體，并經(jīng)過細(xì)胞外基質(zhì)進行修飾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，其特征在于:所述基體是一包括聚乙交酯、聚乳酸、聚己內(nèi)酯及其共聚物所組成的多嵌段共聚物，所述多嵌段共聚物具有軟硬兩種鏈段，其中所述軟鏈段的熔點溫度為30度一 40度，硬鏈段的熔點溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為140度一 230度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，其特征在于:所述細(xì)胞外基質(zhì)包括膠原、纖維黏連蛋白和層黏連蛋白。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，其特征在于:所述纖維束的直徑為200nm — 1.5 u m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件，其特征在于:所述智能肌腱修復(fù)器件的形狀為條繩狀或扁平狀，直徑范圍Imm - 8mm,長度范圍IOmm — 50mmo
6.一種制備如權(quán)利要求1所述具有雙向形狀記憶功能的智能肌腱修復(fù)器件的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:基體多嵌段聚酯共聚物的制備: 第一步，端羥基聚酯均聚物和共聚物的合成: (1、聚已內(nèi)酯(PCL)的制備: 在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5-10min后，再加入的單體，然后將體系置于110-130°C油浴里反應(yīng)24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物； 其中，所述單體為己內(nèi)酯(CL)，單體與乙二醇摩爾比為26:1-35:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為100:1-110:1 ； 上述所得聚已內(nèi)酯(PCL)分子量為3000-4000、熔點為40-46°C ； (2、L-丙交酯-Co-乙交酯(PLLGA)的制備: 在已充分干燥并帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，在氮氣的保護下，先加入引發(fā)劑乙二醇和催化劑辛酸亞錫，攪拌5-10min后，再加入的單體，然后將體系置于110-130°C油浴里反應(yīng):24小時，反應(yīng)結(jié)束后，體系降至60°C，此時加入四氫呋喃釋析，然后，倒入大量冰甲醇中沉淀，過濾，在35 °C下干燥至恒重，得到端羥基聚酯共聚物； 其中，所述單體為L-丙交酯(LLA)和乙交酯(GL)的組合物，其中LLA與GL單體摩爾比為3:1-4:1，總單體與乙二醇摩爾比為86:1-95:1，乙二醇與辛酸亞錫摩爾比為：100:1-110:1 ； 上述所得L-丙交酯-CO-乙交酯(PLLGA)分子量為6500-7200、熔點為160°C ； 第二步，進行縮聚反應(yīng):按端羥基聚酯共聚物中羥基與六亞甲基二異氰酸酯中異氰酸的摩爾比為1:1.1-1:1.5的比例進行以下縮聚反應(yīng)，將上述所得的PCL均聚物與六亞甲基二異氰酸酯在85°C下攪拌反應(yīng)I小時，再加入PLLGA共聚物，繼續(xù)反應(yīng)6小時，然后降溫，加入N，N-二甲基甲酰胺溶劑，配成重量百分比為10-15wt%的溶液，倒入聚四氟乙烯磨具里，在80°C烘箱烘24小時后，放入80°C真空烘箱抽真空繼續(xù)干燥到恒重，最后，得到分子量高達(dá)55-60萬的PCL均聚物含量為70wt%的具有兩熔點的(低熔點為35-38°C和高熔點155-157°C)的多嵌段聚酯共聚物的雙向形狀記憶高分子材料； 步驟二: 首先將步驟一中制的基體，即具有雙向形狀記憶高分子材料的多嵌段聚酯共聚物作為島相，將增塑改性聚乙烯醇為海相，采用定島型海島雙組份熔融紡絲法制備微納米級形狀記憶纖維； 其中端羥基聚酯共聚物與聚乙烯醇體積比在7:3-9:3，紡絲溫度為200-220°C ； 最終可得到直徑約10-15微米的形狀記憶微米纖維束，微米纖維束在海相材料的支撐下完成后續(xù)加捻后，再進行海相PVA的熱水溶解，可獲得微納米纖維束結(jié)構(gòu)，其直徑為200納米一 I微米； 其次是制作雙向形狀記憶纖維束:以上述雙向形狀記憶微米纖維束為基礎(chǔ)，第一是將兩根纖維束一起加捻，捻度為每米5-15個，得到直徑為0.31毫米的三級結(jié)構(gòu)的纖維束，第二將三根三級結(jié)構(gòu)的纖維束一起加捻，捻度為每米8-10個，得到直徑為0.67毫米的四級結(jié)構(gòu)的纖維束，第三是將七根四級結(jié)構(gòu)的纖維束加捻，捻度為每米8-10個捻，形成了直徑為2毫米的五級結(jié)構(gòu)的纖維束；第四，五級結(jié)構(gòu)的纖維束在熱水浸泡3小時，除去PVA，經(jīng)干燥后負(fù)載上重量含量為2_3wt%膠原； 最后，通過編織技術(shù)，采用18根五級結(jié)構(gòu)的纖維束，編織角為20-40度，直徑為8-10mm圓形截面肌腱器件。
【文檔編號】A61L27/18GK103445884SQ201310298617
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】張永明, 胡克勤, 胡金蓮, 朱勇, 黃華華, 呂晶 申請人:紹興縣易比紡織科技有限公司, 香港理工大學(xué)