醫用紡織材料人造器官的設計要求

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醫用紡織材料人造器官的設計要求
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作為植入體內的醫用紡織材料,應該具有良好的生物相容性和一定的機械性能?！霸谌梭w環境內引進材料的能力就是激起可接受的細胞和生物學反應”。這意味著“外來”材料移植進人體首先在細胞和免疫學方面會形成許多障礙 。生物相容性主要表現在:對人體無毒性,無致癌性,不引起異常的排異、過敏反應,不干擾人體的免疫功能。機械性能方面的要求主要有:

(1) 具有良好的強度、模量、彈性和縫接強度;

(2) 具有良好的穩定性,無明顯的生物降解現象,結構和幾何形狀不易發生明顯改變;

(3)表面具有一定的粗糙度, 以利于周圍細胞的成長。

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生物細胞培養技術已能使細胞在三維的器官框架上生長。非織造材料作為培養基為插入器官提供形狀結構基礎,可使細胞生長并覆蓋在其表面,然后用細胞培植成器官,從而制成有生物活性的器官。影響身體與移植材料之間相互作用的因素如下:

(1) 孔隙率,它決定于人體組織在移植材料上生長的速率;

(2) 尺寸較小的圓形纖維比橫截面不規則的尺寸較大的纖維,能更好地與人體組織相容;

(3) 纖維聚合物不能釋放出有毒物質,其表面不應含有潤滑劑和粘合劑等;

(4) 其生物降解性將影響移植的成功與否。

培養基可用紡粘法非織造布、短纖維非織造布、超細纖維非織造材料等。非織造布還可通過針刺工藝以獲得強度和產生較大的體積和孔隙度。結晶聚合物紡粘法非織造布吸液后拉伸強力不會降低,孔隙率超過90 % ,無定形聚合物非織造布強力高于結晶聚合物非織造布。

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使用可再吸收的生態紡織品或非織造材料可以免去再次取出該器官所需的手術。德國ITV 創制了一種生產專門用在組織工程上的非織造布的系統,用于生產可吸收的紡粘法非織造布和熔噴法非織造布。移植物生產過程中要求干燥環境條件,然而靜電使未加固的非織造布處理困難。ITV 設計的紡粘法非織造布工藝克服了靜電荷問題。螺桿擠壓機將聚合物熔融,并紡成長絲,這些長絲通過空氣噴嘴牽伸以提高纖維強度和結構。然后輸送帶將松散的纖維網輸送到軋光機預固結。最后,對織物進行針刺,針刺賦予其多孔性。用這種相當簡單的工藝無需潤滑劑或粘結劑就可以生產多孔非織造布。然后這種非織造布與在實驗室培植用于形成器官移植物之類的細胞結合。移植后,這種非織造布會逐漸溶解,留下細胞形成的器官。

生產氣管或血管管狀移植物等可用熔噴法非織造布，由噴絲孔擠出的熔融狀聚合物細絲在兩側高速熱空氣流的沖擊作用下迅速變細伸長,形成超細的短纖維。通過氣流把微纖維吹送到一個旋轉的滾筒上,在這里纖維由殘余溶液粘合在一起。熔噴法非織造布需要干燥劑使溶液含量下降到< 1 ×10 - 6 。