医用纺织材料人造器官的设计要求

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医用纺织材料人造器官的设计要求

作为植入体内的医用纺织材料,应该具有良好的生物相容性和一定的机械性能。“在人体环境内引进材料的能力就是激起可接受的细胞和生物学反应”。这意味着“外来”材料移植进人体首先在细胞和免疫学方面会形成许多障碍 。生物相容性主要表现在:对人体无毒性,无致癌性,不引起异常的排异、过敏反应,不干扰人体的免疫功能。机械性能方面的要求主要有:

(1) 具有良好的强度、模量、弹性和缝接强度;

(2) 具有良好的稳定性,无明显的生物降解现象,结构和几何形状不易发生明显改变;

(3)表面具有一定的粗糙度, 以利于周围细胞的成长。

生物细胞培养技术已能使细胞在三维的器官框架上生长。非织造材料作为培养基为插入器官提供形状结构基础,可使细胞生长并覆盖在其表面,然后用细胞培植成器官,从而制成有生物活性的器官。影响身体与移植材料之间相互作用的因素如下:

(1) 孔隙率,它决定于人体组织在移植材料上生长的速率;

(2) 尺寸较小的圆形纤维比横截面不规则的尺寸较大的纤维,能更好地与人体组织相容;

(3) 纤维聚合物不能释放出有毒物质,其表面不应含有润滑剂和粘合剂等;

(4) 其生物降解性将影响移植的成功与否。

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培养基可用纺粘法非织造布、短纤维非织造布、超细纤维非织造材料等。非织造布还可通过针刺工艺以获得强度和产生较大的体积和孔隙度。结晶聚合物纺粘法非织造布吸液后拉伸强力不会降低,孔隙率超过90 % ,无定形聚合物非织造布强力高于结晶聚合物非织造布。

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使用可再吸收的生态纺织品或非织造材料可以免去再次取出该器官所需的手术。德国ITV 创制了一种生产专门用在组织工程上的非织造布的系统,用于生产可吸收的纺粘法非织造布和熔喷法非织造布。移植物生产过程中要求干燥环境条件,然而静电使未加固的非织造布处理困难。ITV 设计的纺粘法非织造布工艺克服了静电荷问题。螺杆挤压机将聚合物熔融,并纺成长丝,这些长丝通过空气喷嘴牵伸以提高纤维强度和结构。然后输送带将松散的纤维网输送到轧光机预固结。最后,对织物进行针刺,针刺赋予其多孔性。用这种相当简单的工艺无需润滑剂或粘结剂就可以生产多孔非织造布。然后这种非织造布与在实验室培植用于形成器官移植物之类的细胞结合。移植后,这种非织造布会逐渐溶解,留下细胞形成的器官。

生产气管或血管管状移植物等可用熔喷法非织造布，由喷丝孔挤出的熔融状聚合物细丝在两侧高速热空气流的冲击作用下迅速变细伸长,形成超细的短纤维。通过气流把微纤维吹送到一个旋转的滚筒上,在这里纤维由残余溶液粘合在一起。熔喷法非织造布需要干燥剂使溶液含量下降到< 1 ×10 - 6 。
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