[发明专利]立构复合聚乳酸静电纺丝材料、制备方法及在制备硬脑膜中的用途

说明书

本发明属于生物材料领域，具体涉及立构复合聚乳酸静电纺丝材料及其制备方法和用途。本发明提供了一种立构复合聚乳酸静电纺丝材料，其特征在于：所述的静电纺丝材料是由右旋聚乳酸和右旋聚乳酸修饰羟基磷灰石的混合物、左旋聚乳酸、EGCG，经高压静电纺丝法制备而成。本发明提供的立构复合聚乳酸静电纺丝材料具有更好的耐热性，能够改善聚乳酸的机械性能欠佳和热变形温度低的缺点，并且其拉伸强度和断裂伸长与人硬脑膜相接近，采用其制备立构复合聚乳酸纳米纺丝纤维膜，有希望得到与天然硬脑膜性能接近的硬脑膜人工替代物。

技术领域

本发明属于生物材料领域，具体涉及立构复合聚乳酸静电纺丝材料及其制备方法和在制备硬脑膜中的用途。

背景技术

硬脑膜介于颅骨和脑组织之间，是一种由取向各异的胶原纤维和成纤维细胞层构成的膜性组织，是重要的脑组织防护介质¹。硬脑膜的缺损会造成脑脊液漏、感染、癫痫、脑膜炎等并发症，因此硬脑膜重建是脑外科手术中的关键步骤之一。在脑外科手术中，有10～30％的患者需要进行硬脑膜修复，因为引起硬脑膜缺损的原因多样，包括肿瘤侵袭、外伤、先天畸形、炎症等。

目前关于硬脑膜替代物的研究所涉及到的材料，包括自体移植物、异体移植物以及聚合物材料等几大类。通过移植自体组织，比如通过脂肪的移植来进行硬脑膜修补，会对机体本身造成二次损伤。而使用异体移植物，比如牛心包膜、鱼鳔等材料，有致病性以及抗原性存在的风险。除此以外，聚合物来源的硬脑膜补片也是硬脑膜修补的候选替代物之一。被报道的聚合物硬脑膜替代物包括聚合物静电纺丝膜和水凝胶补片²。水凝胶硬脑膜替代物因为不具有纤维状的结构，因此不能对硬脑膜天然的生理结构进行模拟。

聚乳酸是一种常用的生物塑料，易于加工。因为其具有优良的生物相容性，能够进行生物分解和吸收，对环境友好，而被广泛运用于组织工程和伤口修复的相关研究中。聚乳酸已被批准用于医用埋植剂、手术缝合线及微球等医用制剂和器械中。以聚乳酸为基础的硬脑膜替代物已被报道能够减少组织粘连并且具有与硬脑膜组织的相容性。目前已有文献报道利用3D打印制备左旋聚乳酸(PLLA)硬脑膜补片用于硬脑膜修复³。对人硬脑膜的力学性能进行的研究表明，天然硬脑膜的极限抗拉强度为7±2MPa，断裂伸长率为116±3％⁴。单一左旋聚乳酸膜只能在结构上模拟硬脑膜，其拉伸强度为4.14±0.18MPa，断裂伸长率为60.5±13.2％，与人的硬脑膜相比具有较大差距，不能模拟硬脑膜的机械性能。Xu报道采用左旋聚乳酸和一型胶原为基础制备出的静电纺丝用作硬脑膜替代物，但是其制备出的电纺丝拉伸强度均未超过4MPa⁵。机械强度欠佳是聚乳酸的缺点之一。除此以外，聚乳酸的热变形温度低，也是影响其广泛使用的缺点之一。热变形温度低会使得聚乳酸纺丝在必要的灭菌过程或促进结晶的加热过程中产生形变，而影响其形貌特点和使用。

聚乳酸的两种对映异构体能通过特殊的CH3···O＝C和C_αH···O＝C氢键相互作用，形成聚乳酸立构复合物。立构复合物的存在能使聚乳酸的耐热性得到改善，熔点升高约50℃，与此同时机械性能也得到提高。除此以外，Ishii等人在体内研究中还发现，相较于PLLA，立构复合聚乳酸引起的炎症反应更为温和⁶。

现有的制备立构复合聚乳酸静电纺丝材料的方法包括熔融纺丝和高压静电纺丝。由于聚乳酸立构复合物的熔点在220℃左右，因此熔融纺丝往往需要在较高温度下进行。然而高温可能引起聚乳酸降解，尤其是分子量较低的聚乳酸。静电纺丝是制备立构复合聚乳酸静电纺丝材料的重要手段。静电纺丝可以在室温下进行，完成后采用热处理即可形成立构复合聚乳酸静电纺丝。高压静电纺丝是在高压电场下拉伸聚合物熔体或溶液而制备出的静电纺丝纤维。静电纺丝被认为能够模拟细胞外基质的结构而支持细胞的黏附和增殖，因此被广泛应用于组织工程相关的研究领域。静电纺丝的纳米纤维结构与硬脑膜的结构相似，因此，静电纺丝膜已被报道用作具有生物模拟作用的硬脑膜替代物。并且在静电纺丝的过程中，聚乳酸分子量会在电场的作用下发生取向，使得立构复合物更易形成⁷。