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CN107320774B - 一种拼接生物材料及其制备方法 - Google Patents

一种拼接生物材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种拼接生物材料及其制备方法，通过将脱细胞基质生物材料按照层间错位式拼接、叠加，经压合或干燥得到拼接生物材料。本发明表面平整、尺寸可控、厚度一致、双向力学强度均一、适用原材料多样，可作为修复材料在临床上应用于疝、皮肤、粘膜、覆盖创面、填塞组织缺损等领域应用。

Description

一种拼接生物材料及其制备方法
技术领域
本发明属于用于组织修复的生物材料领域，特别涉及一种拼接生物材料及其制备方法。
背景技术
脱细胞基质生物材料是取自同种、异种的组织，经脱细胞处理去除组织中含有的各种细胞成分而完整保留细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)，具有胶原三维框架结构和ECM的生物活性成分，能诱导细胞长入，修复人体软组织。在国内，脱细胞基质生物材料较多地被应用于复杂性腹壁疝治疗，如急性、创伤性腹壁缺损、聚合体补片修补后感染、肠瘘二次手术治疗等。在国外，脱细胞基质已被用于损伤控制手术临时关腹、腹腔镜切口疝/腹股沟疝修补、经自然腔道内镜腹壁疝修补、造口旁疝预防、盆底重建等领域。因此脱细胞基质生物材料的应用前景非常可观。然而，单纯的生物组织，如小肠粘膜下层(SIS)经过脱细胞处理后并不能直接应用，这是由于原材料一般尺寸不足，单层材料厚度单薄，双向力学强度不均，因此需将多片相同或不同来源的材料拼接使用，以生产适合于修复各种尺寸组织缺损的可广泛应用的生物材料。
发明专利CN103877619A公开了一种复合SIS组织修复材料及其制备方法。该方法通过将SIS按照特殊的铺层方式堆叠，并用带孔的上下夹板夹持加压干燥制得一种大尺寸的、各层结合紧密的、力学上双向同性的片状SIS。但该项发明存在一定缺陷：
(1)如图3所示，上下层SIS间不发生相对移位是复合补片保持力学强度的关键点。复合SIS组织修复材料涉及重叠的单片SIS边缘在压合时出现弯折，即产生断裂面。在外界拉力作用时仅能依靠弯折部位抵抗形变的力量维持上下层SIS间相对稳定、不发生移位，这种力量是十分微弱的，弯折处一旦发生形变即SIS间产生移位，断裂面力学强度不足，可能导致补片整体破裂；
(2)复合SIS组织修复材料涉及单片SIS间的错位重叠小于单片SIS环向长度的一半时(一般为2～3cm)，可能造成多层的结构中出现厚度不均，表面不平整的现象，这一点在二片重叠宽度较小、较为多层的生物材料制备中尤为明显；
(3)复合SIS组织修复材料仅涉及单片SIS，应用范围较窄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种拼接生物材料及其制备方法，该材料表面平整、尺寸可控、厚度一致、双向力学强度均一、适用原材料多样，可作为修复材料在临床上应用于疝、皮肤、粘膜、覆盖创面、填塞组织缺损等领域应用。
本发明的一种拼接生物材料，通过将脱细胞基质生物材料按照层间错位式拼接、叠加，经压合(除去水分)或干燥得到拼接生物材料。
所述脱细胞基质生物材料的原材料为干燥的或保存于溶液中的心包、腹膜、胸膜、膀胱基底膜、羊膜或猪小肠粘膜下层。所述原材料裁剪为固定形状、可平整铺展。
所述拼接生物材料各层之间添加功能化成分。
所述功能化成分为粘合成分、生物活性成分或抗感染成分。
本发明的一种拼接生物材料的制备方法，包括：
(1)将一片材料的轴向沿夹板边缘平行的方式平铺放置，取第二片材料紧贴第一片材料放置，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，取第三片材料紧挨着第二片材料放置，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，依次类推，直至多片材料放置至所需面积，为第一层材料；
(2)取第N片材料(N为第一层材料的片数+1)沿轴向分为二等分，一份紧贴第一层材料轴向两侧边缘放置，再取第N+1片材料紧贴第N片材料放置，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，依次类推，直至多片材料和第N片的另一份放置至所需面积，为第二层材料；
(3)后续叠加方法为以第一层材料、第二层材料为一个单元，后续铺设的单元铺设方向与前一单元错开角度(1-360°)，重复放置单元至所需厚度；最后压合或干燥，得到拼接生物材料。
所述步骤(1)和(2)中的材料均为光滑面向上。
所述步骤(2)中的第N+1片材料覆盖步骤(1)中的第一片和第二片材料的拼接线。
所述步骤(3)中的压合具体为置于-50～-760mm Hg的压力下将多个单元压合，添加吸水材料抽取拼接生物材料中的水分。
所述步骤(3)中的干燥为冷冻干燥、风干或热烘干。
所述热烘干的温度为20-40℃。
有益效果
(1)本发明结构稳定，双向力学强度相近且良好，拉伸强度较高，植入体内遭遇形变、长期应力作用时，材料各层间相对稳定，单片材料不弯折，因此单元内不会发生形变或移位，可以借助多层材料间的交联以及沿肠管轴向的补片自身力学强度维持补片形状，有助于减少植入后期的膨出和疝复发率；
(2)按照本发明所述的依次拼接可以获得表面平整、厚度均一、任意尺寸、任意层数、任意形状的生物材料，以生产适合于修复各种尺寸组织缺损的可广泛应用的生物材料；
(3)本发明的材料多样，经过剪裁均可应用本发明涉及的方法进行拼接，获得力学效果良好、厚度均一的平整材料，扩大了脱细胞基质生物材料在大面积组织缺损中的应用；
(4)本发明材料多层间可添加具备一定生物活性的因子，如促心血管生成的生长因子，抗感染成分，诱导宿主细胞迁入的因子等。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为现有技术的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取SIS剪裁成长度为150mm或200mm，宽度为40mm的单片；
取已消毒的带有菱形镂空的夹板(100mm×150mm)置于平板上，将一片SIS的轴向沿夹板边缘平行的方式平铺放置，取第二片SIS紧贴第一片SIS放置，保持轴向平行，注意两片SIS间尽量做到无缝隙但无重叠放置，且均为光滑面向上，取第三片SIS紧挨着第二片SIS放置，同样的，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，依次类推，一共放置5片，为第一层SIS；取适当长度的第6片SIS沿轴向分为二等分，一份紧贴第一层SIS轴向两侧边缘放置，再取第7片SIS紧挨着第6片SIS放置，保持轴向平行，注意第7片SIS可以覆盖第1片和第2片SIS的拼接线，第6片SIS和第7片SIS间尽量做到无缝隙但无重叠放置，且均为光滑面向上，依次类推，一共放置5片，为第二层SIS；
以上述二层为一个单元，后续铺设的单元铺设方向与前一单元错开90°，重复放置单元至所需厚度，共铺设2个单元；
另取已消毒的带有菱形镂空的夹板放置于4层SIS表面，置于-400mm Hg真空压力下将多层SIS压合，以吸水材料抽取拼接生物材料中的水分。
检测拼接补片的单向抗张强度，分别为72N/cm和68N/cm。
对比例1
现有复合SIS组织修复材料的制备方法如下：取一个不锈钢平板平铺在台面上，取第一片SIS平铺在平板上，刮除气泡，之后将第二片SIS与第一个SIS部分重叠放置，并向环向方向错开一定距离，两片SIS材料的轴向平行，两片SIS的重叠部分宽度为2cm，依次重复，直至SIS沿环向方向铺设15cm，铺设面积为100mm×150mm形成第一层铺设层。
再取SIS沿第一层铺设层边缘与其重叠铺设，保证该SIS长边与第一层铺设层边缘重合，并且该SIS轴向与第一层铺设层的SIS轴向垂直铺设。之后按照第一层铺设层的方式重复操作直至SIS铺设面积得到所需的大小，所得的SIS的铺设面积整体形成第二层铺设层。
重复操作共铺设4层。取另一个平板覆盖在之前铺设的多层SIS上夹紧，并加压。将夹具放置在鼓风干燥箱中，温度一般控制在62℃，6小时后用温度为4℃的水淬冷。
检测该复合SIS组织修复材料的单向抗张强度，分别为58N/cm和55N/cm。

Claims (10)

1.一种拼接生物材料，其特征在于：通过将脱细胞基质生物材料按照层间错位式拼接、叠加，经压合或干燥得到拼接生物材料；所述层间错位式拼接、叠加方式为第一层平行平铺放置，第二层平行于第一层以1/2宽度错位平铺放置，然后以第一、第二层为重复单元，呈角度铺设。
2.根据权利要求1所述的一种拼接生物材料，其特征在于：所述脱细胞基质生物材料的原材料为干燥的或保存于溶液中的心包、腹膜、胸膜、基底膜、羊膜或猪小肠粘膜下层。
3.根据权利要求1所述的一种拼接生物材料，其特征在于：所述拼接生物材料各层之间添加功能化成分。
4.根据权利要求3所述的一种拼接生物材料，其特征在于：所述功能化成分为粘合成分、生物活性成分或抗感染成分。
5.一种拼接生物材料的制备方法，包括：
(1)将一片材料的轴向沿夹板边缘平行的方式平铺放置，取第二片材料紧贴第一片材料放置，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，取第三片材料紧挨着第二片材料放置，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，依次类推，直至多片材料放置至所需面积，为第一层材料；
(2)取第N片材料沿轴向分为二等分，一份紧贴第一层材料轴向两侧边缘放置，再取第N+1片材料紧贴第N片材料放置，保持轴向平行且无缝隙无重叠放置，依次类推，直至多片材料和第N片的另一份放置至所需面积，为第二层材料；
(3)后续叠加方法为以第一层材料、第二层材料为一个单元，后续铺设的单元铺设方向与前一单元错开角度，重复放置单元至所需厚度；最后压合或干燥，得到拼接生物材料。
6.根据权利要求5所述的一种拼接生物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)和(2)中的材料均为光滑面向上。
7.根据权利要求5所述的一种拼接生物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的第N+1片材料覆盖步骤(1)中的第一片和第二片材料的拼接线。
8.根据权利要求5所述的一种拼接生物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的压合具体为置于-50～-760mm Hg的压力下将多个单元压合，添加吸水材料抽取拼接生物材料中的水分。
9.根据权利要求5所述的一种拼接生物材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的干燥为冷冻干燥、风干或热烘干。
10.根据权利要求9所述的一种拼接生物材料的制备方法，其特征在于：所述热烘干的温度为20-40℃。
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