聚乙交酯丙交酯组织增强织物的设计与开发

潘高峰,朱志远,*,高建丰,姚杰雄,曾静雯,郑少东,雷 励,范德彬

(1.成都颐合恒瑞医疗科技有限公司,四川 成都610017;2.成都纺织高等专科学校,四川 成都611731)

外科及创伤手术中广泛出血与渗血是术中经常遇到的难题,尤其是多血管的实质性脏器,如肝脏创面的出血,常伴有因大量失血导致的凝血功能障碍,常用的经典止血方法如直接压迫、结扎和电灼止血等均很难奏效,此时就需要在创面形成有效的止血界面才能取得满意的止血效果。目前,临床外科手术中,将柔软的医用可吸收组织增强织物应用于体内实质性脏器创面渗血的止血方面,取得了显著的临床效果[1]。

外科手术中,经常需要对脆弱组织(如肝脏、肾脏、肺等)进行人工或器械缝合[2-3],缝线及缝合钉等会对脆弱组织造成割裂,形成二次伤害。使用柔软的可吸收组织增强织物作为缝合增强材料,来保护脆弱组织,是解决缝合过程中二次伤害的有效方法。

1 医用可吸收组织增强织物设计思路

1.1 可吸收纱线

聚乙交酯丙交酯共聚物(PLGA)是具有良好生物安全性、相容性的可吸收聚合物,其作为缝合线及组织工程材料通过了临床长期使用验证。本文选用PLGA910复丝作为可吸收组织增强织物纱线,根据文献资料报道,PLGA910植入体内后,随着时间的延长逐步降解,完全吸收时间约为50～80天,能够在体内组织愈合过程中,提供持续的增强保护效果[4]。

1.2 织物结构及加工工艺

织物要能够和体内脏器不规则表面很好地贴附,不损伤体内器官,易缝合,且有利于组织细胞浸润、生长,需要具备高延伸性、柔软性、顺应性、弹性以及多孔性。而针织工艺制品恰能满足上述要求,并且较容易制得一维、二维和三维结构织物[5]。

2 原材料纱线性能

使用自制的PLGA910聚合物,特性黏度为1.5～1.7 dl/g。原料通过熔融纺丝,制得5.5 tex/24 F复丝纱线,经过测试,纱线平均线密度为5.10 tex。使用HZ-1004B电脑伺服材料试验机测试纱线机械性能,测试数据平均值见表1。

表1 PLGA910纱线机械性能

3 织物设计与织造

3.1 设计构思

可吸收组织增强织物采用同一颜色的三色双面提花织物组织编制而成,以满足高延伸性、柔软性、顺应性、弹性以及多孔性的要求。同时为了使织物具备一定的厚度及三维空间结构,能很好地用于缝合增强,选用了纬编双罗纹组织结构。图1为正面双面三色提花组织结构图。

同时,将织物的反面设计成全网格织物组织,进一步提高织物的延伸性、柔软性、顺应性、弹性以及多孔性,并得到更好的厚度及三维空间结构效果。图2为反面网格组织结构图。

图1 正面双面三色提花组织

图2 反面网格组织

3.2 织物规格

根据预期用途的差异,设计了3种不同克重及厚度的织物,纱线规格见表2。

表2 织物规格

其中,30 g织物用于创面辅助止血、防漏,60 g、100 g织物用于缝合增强。

3.3 织物织造效果

可吸收组织增强织物成品图如图3所示。

图3 织物成品图

4 加工工艺

4.1 加工工艺流程

4.2 纺丝

4.2.1 纺丝参数

使用螺杆直径Φ25 mm,长径比30∶1的FET-101纺丝机进行PLGA910纺丝,纺丝温度180～220℃,纺丝速度150～200 m/min。

4.2.2 技术要点

(1)PLGA910聚合物纺丝前,需要对水分含量进行严格控制。经试验,聚合物水分含量不超过100 ppm时,纺丝过程连续,纤维成形好。

(2)为防止聚合物熔体离开喷丝板后吸潮降解,需使用干燥气体保护纺丝甬道。

4.3 编织

4.3.1 工艺参数

织物1、织物2、织物3均使用三色双面提花织物组织编织而成;机型:F20-2型号电脑横机;织物幅宽:90 cm;编织功能:翻针、吊目、挑空、明收针、暗收针及其他规则花型设计;针床移位:移针范围5.08 cm,同时具有精确的微调功能;翻针功能:三角复合式设计,系统皆可单独或同时翻针功能;上机密度:340 mm/min;机头速度:30行/min。

4.3.2 织机参数

产品采用先进的电脑横机技术编织完成。机号:9 G;双针床电脑横机;单机头/双系统;1个机头;幅宽:152.4 cm;编织速度:20～50 r/min;度目:10～40 mm;摇床:5.08 cm。

4.4 清洁

为除去织物上的纺丝油剂以及纺纱、针织过程中沾染的杂质,编织好的织物在常温下通过纯化水、无水乙醇各清洗2次,每次15 min,然后脱除多余的洗液。

4.5 干燥

清洁后的织物在真空干燥设备中,室温干燥12 h,后升温至60℃干燥8 h。

5 织物基本性能

对上述3种规格的织物基本性能进行了测试,各项指标测试平均值见表3。

表3 产品基本性能

6 结语

使用PLGA910可吸收聚合物,通过熔融纺丝、针织等工序设计开发的组织增强织物,在实现不同厚度、克重的同时,具备高延伸性、柔软性、顺应性、弹性以及多孔性等特点,完全满足体内组织创面组织增强的要求,符合临床使用的要求。加工工艺对织物降解性能的影响,后处理工艺的优化等将是下一步需研究的重点。