一种用于脑膜修复的聚酯纤维膜的制备及方法
技术领域
本发明涉及一种用于脑膜修复的聚酯纤维膜的制备及方法，尤其涉及一种用于脑外科的修补材料，为静电纺丝技术制备的聚酯纤维膜。
背景技术
先天性的脑膜缺损或因外伤以及神经外科手术后所造成的脑膜缺损，会造成严重漏液现象，进而危及人体的生命。这就需要封堵其缺损部位，从而达到治疗的目的。目前，临床处理方式主要为应用人工硬膜修复材料直接缝合缺损处或应用人工硬膜修补材料直接贴覆在缺损处两种方式，相应的修补材料分为可缝合和贴覆式两种人工硬膜修补材料。此两种方式和所用材料都各有优缺点。前者是将自身脑膜缝合到一起，所以只适合小的漏洞，对于急性高颅压脑疝减压后脑膨出的病人，缝合操作困难，并且容易在缝合时伤及脑组织。后者所用修复材料一般都是用生物蛋白膜制成的，但此材料具有贴覆不严，易形成脑积液以及由于可以吸收导致在后期颅骨修补时，其被过早吸收而缺乏对脑膜的保护，容易误伤脑组织等缺点，不是最为理想的人工脑膜修补材料。因此，理想的人工脑膜应该符合以下条件：1、具有可靠的强度和良好的柔韧性、弹性；在外科手术修补时和修补后能承受一定的力并产生变形而不破损。2、具有良好的生物组织形容性，无异物排斥反应；3、不能很快的被吸收，既要起到保护脑组织的作用，又要起到很好的隔离头皮软组织与脑组织的作用，使以后的颅骨修补手术更加安全、可靠。目前，临床上使用的人工脑膜为单纯的生物蛋白，如胶原蛋白人工硬脑膜等，能完全被吸收，不利于手术后处理。因此目前还没有同时具备上述三个条件的人工脑膜缺损修补用的较佳的人工脑膜。
聚羟基丁酸酯是一种聚羟基脂肪酸酯(PHA)，一种聚酯类聚合物，于1925年，法国微生物学家Maurice Lemoigne首次分离取得。因其生物可降解、可生物合成，属于环境友好型材料逐渐被大众广泛研究，目前已超过90多种不同结构和不同性质的PHA被发现，但由于其脆性大、断裂伸长率低、热稳定性差，不易加工，一直未受到重视。但随着科技的发展，第四代PHA生物塑料被逐渐开发出来，此种材料成本更低，韧性更好而且是生物基材料。如本实验所用的聚-4-羟基丁酸酯是微生物在合适条件下在胞内积累的一种高分子聚合物，具有生物可降解性和生物相容性。可用于制作心脏瓣膜、血管等组织工程材料，也可用于制作支架、手术缝合线、骨板等医用植入材料。
电纺纤维膜具有很大的比表面积及较高的孔隙率，因此赋予材料很强的吸附力以及良好的过滤性、阻隔性、黏合性和保温性等。纤维材料质轻柔软，便于手术操作，少量聚合物即能纺出所需面积的纤维膜，因此也降低了植入体内材料多而引起的副作用。纳米纤维构成的几何空间模拟细胞外基质结构具有仿生材料的性能。而通过纤维直径的可控性能够实现其降解速度的调控。
发明内容
本发明提供了一种用于脑膜修复的聚酯纤维膜的制备及方法，主要解决现有的临床上对脑膜缺损进行修补时所用人工脑膜容易被吸收且无法起着充分隔离头皮软组织与脑组织进而影响颅骨修补手术等问题，提供一种原料易得，可生物降解，且人体吸收缓慢、具有良好柔韧性、弹性及生物组织相容性的聚酯纤维人工脑膜片。
本发明的聚酯纤维人工脑膜片是由聚羟基丁酸酯通过静电纺丝技术制得，具体步骤包括：
(1)高分子电纺丝溶液的配制:将聚酯材料溶解于有机溶剂中，将其于磁力搅拌器上搅拌均匀得到透明的高分子溶液，搅拌时间为6-12h，高分子溶液的浓度为5-30g/ml；
(2)静电纺丝工艺：将步骤(1)所配的高分子溶液装入静电纺丝设备的储液装置中，储液装置的活塞与注射器泵相连，且储液装置与喷丝头相连，调整溶液的供料速率为5-20ul/min,喷丝头与接地的收集器之间的距离为5-30cm；环境温度为15-45℃；环境的空气流速为0-10m2/min；开启高压电源，电压为10-20Kv；开启注射器泵，通过电流作用将喷射流喷射到收集器上，收集器表面覆有锡箔纸，便于收集薄膜，控制喷射时间进而得到不同厚度的可生物降解及可生物吸收的高分子纤维膜；其中收集器的温度范围为15-45℃；喷丝的时间为8-72h，得到的纤维膜厚度为20μm-3000μm。
(3)退火灭菌处理：将步骤(2)得到的静电纺丝薄膜小心取下，于75％的酒精中冲洗浸泡1-15min，于紫外灯下通风晾干，然后将其放于真空干燥箱中30-45℃退火干燥12-24h，进而得到人工脑膜片。
本发明制备的人工脑膜片厚度要小于3mm，其拉伸强度大于2.5MPa，断裂韧性接近2MPa/m1/2。制备所用材料是通过化学工艺改性而得的生物基聚酯材料，其加工性能和生物组织相容性都是极好的，该膜的制备工艺简单易行。另外该发明制备的人工脑膜片还有以下特点：1、具有良好的柔韧性和弹性，能够缓解颅内压；2、其降解缓慢能够起到充分隔离头皮软组织与脑组织的作用，有利于颅骨修补手术的进行；3、人体可吸收，能够在颅骨长全后可自行为人体吸收，防止了异物长期留于体内造成不必要的异物感染；4、该膜片为轻微疏水材料，可防止脑积液渗漏；5、该膜片为生物基材料且通过静电纺丝制备，其膜片的毒性小，细胞可于纺丝空隙内填充生长，及其有利于伤口的修复过程。
本发明涉及的聚酯纤维膜的制备，不仅提供了一种原料易得，可生物降解，且人体吸收缓慢、具有良好柔韧性、弹性及生物组织相容性的聚酯纤维人工脑膜片，还解决了人工脑膜容易被吸收不能起到充分隔离头皮软组织与脑组织的问题。本发明制备的纤维膜不仅可以用于脑膜的修复，还可以替代其他机体生物膜，广泛用于脑、心、胃肠、血管等其他生物膜缺损和空脏器壁的修补中。
附图说明
图1为实施例制备的纳米纤维膜的扫描电镜图
图2为静电纺丝装置的示意图
具体实施例
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
膜的制备如下：室温下将聚酯材料溶于三氯甲烷中，得到20wt％的聚酯-三氯甲烷高分子混合液，将该混合液于磁力搅拌器上搅拌过夜从而得到均匀透明的高分子溶液；将高分子溶液置于静电纺丝设备的给料注射器内，以10μl/min的进料速度进料；调节注射器针尖与静止接地板之间的距离为20cm；调整纺丝的环境温度为30℃；开启高压电源以及给料注射器泵，调节电压至20kV，调整环境的空气流速为0-5m2/min，在静止接地板上覆盖锡铂纸，进而得到静电纺丝纤维薄膜，膜厚度为300μm。
将静电纺丝纤维薄膜从锡箔纸上小心取下，置于真空烘箱中退火干燥处理并保证有机溶剂彻底挥发，烘箱温度设置为40℃，干燥时间为24小时，得到成纤维膜，膜的SEM图像如图1所示。
