一种多层可吸收人工硬脑膜修补片及其制备方法

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种多层可吸收人工硬脑膜修补片及其制备方法。

背景技术：

1、硬脑膜是介于颅骨和脑组织之间的一层厚而坚韧的双层膜性组织，外层为颅骨内骨膜，松散的附着于颅盖，在颅缝和颅底之间附着较为牢固，外层中含有丰富的血管，起到为颅骨供血的作用；内层称为脑膜层，较外层厚而坚韧，牢固地附着在蛛网膜层上，起到保护大脑的作用。创伤、肿瘤侵蚀、炎症、手术操作受累等均可造成硬脑膜受损，伴随硬脑膜受损可能引发脑肿胀、颅内感染、癫痫、脑膨出、脑脊液漏、组织粘连等一系列并发症。因此对硬脑膜修复材料的研发与临床应用成为当前研究的重点。

2、理想的硬脑膜修复材料应安全、有效、无毒、易于处理、防水、具有良好的组织相容性、不会产生任何感染的风险，与天然硬脑膜机械性能相似，又能被生命体完全降解并且具有一定的透明度。异种来源材料由于其来源广泛，理化性能优良，是目前应用最广泛的硬脑膜修复材料，但仍偶有免疫排斥反应、脑脊液漏、克雅氏病等并发症发生。中国专利cn114558173a公开一种三层纳米纤维支架，该支架通过溶液静电纺丝法制备，可模拟硬脑膜细胞生长所需的环境，但通过该方法制备的硬脑膜修补片工艺较为繁琐、制备效率较低且在制备过程中有毒溶剂易残留。中国专利cn106390204b公开一种水凝胶膜-编织层-水凝胶膜的三层结构人工硬脑膜，该方法制备的人工硬脑膜含有细胞成长因子可促进创面修复，但该人工硬脑膜未满足硬脑膜内外层对细胞相容性需求的不同。

3、近年来人工合成的可降解材料在具备优良机械性能的同时还具有可降解特性，采用多层复合结构并与其他生物活性材料相结合，有望为人工硬脑膜修复材料的研发开辟新的领域。目前，尚未发现关于应用熔体微分静电纺丝技术高效绿色制备多层可吸收人工硬脑膜修补片的研究报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有良好力学性能、免缝合、柔韧性好、组织相容性好、可完全降解、无免疫排斥反应、可任意裁剪的多层可吸收人工硬脑膜修补片。

2、本发明的技术方案：一种多层可吸收人工硬脑膜修补片，包括脑膜层、载药层、骨膜层和促生层，其中脑膜层为一种致密的无纺布或非织造纤维膜，由熔体静电纺丝法或熔体喷纺法制备，该脑膜层具有疏水性和各向同性结构，起避免细胞与脑组织粘连的作用。载药层是一种可对纤维进行任意调控的纤维载药层，由熔体静电直写或熔体3d打印制备，具有特定形状的载药层可提高硬脑膜修补片的力学强度；纤维间的堆叠层数、高孔隙率和比表面积可对药物的释放速率进行调控，起到促进神经修复和伤口愈合的作用。骨膜层为一种具有空间结构的纤维膜，由熔体静电纺丝法或熔体喷纺法制备，该骨膜层具有亲水性和各项异性结构，起促进细胞粘附和增殖的作用，骨膜层的各项异性结构可通过不同类型的纤维收集装置进行调控。促生层为一种含有生物活性物质的涂层，通过溶液浇铸法或涂布法制备，起到提高硬脑膜生物相容性，促进细胞生长和繁殖的作用。各层之间通过热压或超声焊接方式进行粘合。

3、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片，所述硬脑膜修补片其厚度为200～400μm，与人类硬脑膜厚度一致。该硬脑膜修补片纤维基体材料为生物相容性好且可降解材料，可以为聚乳酸(pla)、聚已内酯(pcl)、聚已二酸/对苯二甲酸顶二酯(pbat)、聚丁二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbst)、β-羟基丁酸与β-羟基戊酸酯共聚物(phbv)、聚乙二醇(peg)、聚羟基乙酸(pga)、壳聚糖及其衍生物、细菌纤维素内的一种或多种。

4、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片，所述脑膜层厚度为50～100μm之间，纤维平均直径5～10μm，孔隙率为60～80％。载药层的纤维网格形状为正方形、三角形和菱形等形状，优选菱形；载药层的厚度为5～50μm；网格平行纤维间距为100～500μm，优选300μm；纤维堆叠层数为1～20层，优选15层；载药层负载药物为头孢菌素类、青霉素类、氨基糖苷类等抗生素类药物，甲泼尼龙、地塞米松等免疫调节剂，吗啡、芬太尼等镇痛药，阿昔洛韦、利巴韦林等抗病毒类药物。骨膜层纤维膜的平均孔径应与成纤细胞尺寸一致，使成纤细胞可以在纤维膜上有效粘附和稳定生长，厚度为140～240μm；平均孔径为5～20μm，优选5～10μm。促生层由生物活性物质组成，可以为细胞外基质(ecm)、纤维母细胞生长因子(bfgf)、肿瘤坏死因子(tnf)、脑源性神经营养因子(bdnf)、血清内的一种或多种，促生层厚度为5～10μm。

5、本发明旨在提供一种多层可吸收人工硬脑膜修补片及其制备方法，通过熔体静电纺丝技术制备的硬脑膜修复材料具有比表面积高、孔隙率高、载药纤维药物释放率精确可控等优点，可以解决传统硬脑膜修补片生物相容性差，易引发炎症反应的缺点。

6、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片，其制备方法包括以下步骤：

7、第一步，纤维基体材料制备，将纤维基体材料在干燥和预混后通过双螺杆挤出机或转矩流变仪进行熔融共混后通过造粒机进行造粒，得到共混原料，对共混原料在纺丝前进行干燥处理，得到纺丝原料。

8、第二步，制备脑膜层，将纺丝原料加入到熔体静电纺丝装置中进行纺丝，纺丝原料通过挤出机熔融挤出到静电纺丝模头处，在电场力牵伸作用下制备纤维，纤维随机排列堆叠，制备脑膜层。

9、第三步，制备载药层，将干燥后的纺丝原料和药物在预混后通过双螺杆挤出机或转矩流变仪进行熔融共混后通过造粒机进行造粒，得到载药共混原料，对载药共混原料在纺丝前进行干燥处理，得到载药纺丝原料，将载药纺丝原料加入熔体直写装置中，纤维按预设程序沉积在脑膜层上。

10、第四步，制备骨膜层，将纺丝原料加入到熔体静电纺丝装置中进行纺丝，纺丝原料通过挤出机熔融挤出到静电纺丝模头处，在电场力牵伸作用下制备纤维，选择特殊的收集装置，收集到高度取向、孔径小于10μm的骨膜层。

11、第五步，制备促生层，将促生溶液涂附在骨膜层上，再将涂附后的骨膜层置于烘箱中进行烘干固化，重复三次上述步骤，得到固化在骨膜层表面的促生层。

12、第六步，将骨膜层至于载药层上，采用热压或焊接技术将两层膜粘合，得到硬脑膜修补片。

13、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片制备方法，所述熔体静电纺丝装置根据纺丝原料的不同纺丝参数为模头温度为150～300℃，纺丝电压为35～55kv，接收距离为10～50cm。

14、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片制备方法，所述熔体静电直写装置制备载药层根据药物载体及药物熔点不同调整参数，喷头温度为150～300℃，纺丝电压为1.6～6.7kv，接收距离为3～20mm。

15、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片制备方法，所述热压处理的热压温度为50～200℃，优选100～150℃；热压压力为5～50mp，优选10～15mpa；热压时间为1～60s，优选2～20s。

16、本发明一种多层可吸收人工硬脑膜修补片及其制备方法，其主要优点和作用为：

17、(1)该多层可吸收人工硬脑膜修补片通过熔体静电纺丝方法制备，所制备的硬脑膜修补片具有仿生结构、无溶剂、强度高和生物相容性好等优点，避免了传统硬脑膜修补片制备技术存在污染环境、生物相容性差以及溶液静电纺丝存在溶剂有毒且难以去除等问题。

18、(2)该多层可吸收人工硬脑膜修补片在硬脑膜修复过程中可长期持续释放消炎抗菌药物，局部作用于患处，具有较长的药物作用时间以及较高的生物利用度，可避免因硬脑膜损伤引起的一系列炎症反应。

19、(3)该多层可吸收人工硬脑膜修补片在植入人体后6～9个月内可完全降解，避免异物反应和二次手术，通过改变基体材料的配比可对该多层可吸收人工硬脑膜修补片的降解速率进行控制。