[發明專利]一種多尺度纖維負泊松比三維導電熔噴非織造布心肌補片

有效

• 申請號: 202110776748.0
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113559320B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 馮建永
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/50;D01D5/098;D01F8/16;D04H1/4382;D04H1/56
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種多尺度纖維負泊松比三維導電熔噴非織造布心肌補片，由導電功能的形狀記憶聚合物為原材料，采用熔噴非織造布加工方法，制備得到納微米混合尺度的纖維混合分布的非織造布，能夠較好的模擬心肌組織細胞外基質(ECM)的納微米纖維網絡結構。非織造布由多層纖網疊合組成，其中納微米纖維排列具有一定方向性，與心肌組織的長軸和短軸方向的層狀結構、ECM的有序排列結構吻合，呈現負泊松比的結構及性能變化。本發明的熔噴非織造布還具有良好的導電性及穩定信號傳導功能、彈性變形功能、及良好的力學性能，且在不同應變下的負泊松比能夠與心肌組織收縮和舒張的負泊松比變形吻合，可很好的模擬心肌組織。

技術領域

本發明涉及一種多尺度纖維負泊松比三維導電熔噴非織造布心肌補片。

背景技術

心肌梗死嚴重威脅著人類的健康與生命，給社會和家庭帶來了沉重的負擔。而目前對于心肌梗死的治療方式并不理想。心肌梗死發生后，受損的心肌細胞發生不可逆的死亡，進而被致密的膠原瘢痕組織所替代，而幸存的心肌細胞無法通過自身的增殖、分化補充損失的細胞，只能通過代償性的肥大，最終引發左心室的重塑和擴大，導致心力衰竭的發生。心肌組織在長軸和短軸方向的結構和性能不同，具有各向異性的結構，長軸和短軸方向均呈現負泊松比效應。因此，通過再生醫學手段重建功能性心肌替代癒痕組織將是有效恢復心功能的理想途徑。

通過工程化心肌補片用于治療心肌梗死是一種很有前景的方式。補片需要能夠模仿天然心肌的結構并具有一些功能，比如誘導心肌細胞附著和生長，促進在體外的心肌功能化，并且可以修復體內梗死部位。理想的心肌補片應該具有如下特性：1、支架材料具有良好的彈性、可延展性、穩定性、可塑性和有一定的機械強度，不會因必肌細胞的跳動損壞支架。2、具有良好的生物相容性，在體內不引起炎癥反應、毒性反應和免疫排斥反應。3、心肌補片具有同步收縮的能力和良好的導電性能進行生物電傳導并避免移植體內后發生嚴重的心率失常。

熔噴法是20世紀50年代發展起來，其生產工藝是采用較高熔融指數的聚合物切片，經過螺桿擠壓加熱熔融成為流動性能很好的高溫熔體后，利用高溫高速的熱空氣流將從噴絲板噴出的熔體細流吹散成很細的纖維，在接收裝置上聚集成纖網、并利用自身余熱相互粘合纏結成布的過程。

熔體在這種高溫、高速氣流的作用下會被牽伸成細度只有1-5μm的細絲，同時，這些纖細的纖維絲被牽伸氣流拉斷為40-70mm的短纖維。然后再牽伸氣流的引導下這些短纖維落在成網機上由本身的余熱在成網機上互相黏合，形成一張連續的纖維網。在成網機上形成連續的纖維網后經過卷繞機的卷繞成卷、分切機分切，最終形成熔噴無紡布產品。

熔噴非織造技術是目前制造納米纖維材料的一種重要手段，其具有工藝流程短、設備簡單、纖維細(纖維直徑達微米級甚至亞納米級)的顯著特點。熔噴法非織造布主要用作復合材料、過濾材料、保溫材料、衛生用品、吸油材料及潔凈布(擦布)、電池隔膜等，廣泛應用于如醫療衛生、汽車工業、過濾材料、環境保護等領域。在國外，熔噴法非織造布主要用作兩步法SMS材料和醫療衛生用材料及包覆材料，另外擦拭和吸收材料、過濾及阻隔材料也是熔噴布的重要用途。

利用高速熱空氣噴吹方法可以制備空氣過濾用熔噴納/微米非織造布，纖維直徑為200nm-10μm。通過高速熱空氣強拉伸可以使纖維直徑迅速減小，制備出多尺度纖維。在氣流拉伸過程中，纖維優先排列在MD方向，形成有序結構。通過調控纖維排列、孔隙及層狀結構，呈現各向異性變化，可以實現非織造布負泊松比效應，在5％單向應變條件下，γ為-0.80±0.3，符合心肌補片負泊松比變形需求，具有減少壁應力及減輕肥厚的顯著作用。

構建組織工程心肌補片的支架應具備高孔隙率、良好的力學性能、生物可降解性、生物相容性以及可提供類似細胞外基質的微環境。構建組織工程心肌補片的材料則包括天然材料(膠原、纖維蛋白，殼聚糖，天然ECM，多肽等)和人工合成材料(如PCL)。通過熔噴加工方法可以制備出納微米纖維非織造布，但其應用領域主要為過濾分離、防護服、口罩等，目前尚未見有心肌組織修復應用領域的熔噴非織造布補片的技術報道。

發明內容