[发明专利]一种蚕丝蛋白基人工韧带修复材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工韧带修复材料，具体涉及一种蚕丝蛋白基人工韧带修复材料及其制备方法，属于植入性医疗器械技术领域。

背景技术

随着组织工程学的兴起，人工韧带作为前交叉韧带重建材料再次得到人们的重视，为韧带重建提供了一条有效的途径。组织工程学人工韧带综合生命科学和工程学等学科的发展，使用生物纤维和合成材料作为韧带支架，在体外和体内促进细胞和组织的黏附和生长, 以替代正常的前交叉韧带。

现有技术中，属于研究热点并且已取得一定进展的人工韧带材料为永久型韧带材料，如：碳素纤维韧带；Dacron韧带，材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯；Gore-Tex韧带，材料为聚四氟乙烯；LAD加强韧带，材料为聚丙烯；LARS聚酯韧带等。但上述韧带材料都存在不足：碳素纤维韧带退变快，不能提供足够的抗拉强度，组织相容性差，裂解颗粒引起较重的炎症反应，柔顺性差；Dacron韧带材料易出现并发症，如韧带断裂和滑膜炎；Gore-Tex韧带材料虽然强度大，重建早期效果尚好，但会随时间延续发生变性，出现并发症；LAD加强韧带材料植入膝关节内部后会导致反应性渗出、关节纤维化和滑膜炎，增加感染机会；LARS聚酯韧带无法在体内降解，不能引导细胞生长促进人体自身韧带组织的形成。所以，合适的人工韧带修复材料首先要具备优异的生物相容性与可降解性能。

丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白,具有优良的生物相容性和良好的物理化学性能,近年来成为组织工程支架材料研究的热点对象之一。研究表明丝素材料具有比其他天然纤维和高性能合成纤维更独特的力学性能；纤维表面易于化学共价修饰黏附位点和细胞因子，可通过不同方法处理获得多种形态及改变表面性能；在体内可以缓慢降解为氨基酸，且降解产物对生物体无危险性。

Altman等人采用蚕丝蛋白设计组织工程前交叉韧带，其3-D空间结构称之为钢缆式结构，其力学性质和耐疲劳性均令人满意（参见：Gregory H. Altman，David L. Kaplan et al. Biomaterials. 23 (2002)4131–4141），但细胞培养过程中，由于钢缆式韧带结构紧密，细胞只能附着于支架的表面，无法进入支架内部；Haifeng Liu等人研究了丝素框架型韧带材料，将蚕丝支架材料浸入丝素蛋白溶液后最终形成3-D空间结构（参见：Haifeng Liu，Hongbin Fan et al. Biomaterials. 29 (2008)662–674），但形成的多孔丝素材料的稳定性难于控制；Laurencin等人以PLLA为原料，编织带状支架材料形成3-D空间结构（参见：Cooper JA, Lu HH et al. Biomaterials. 26 (2005)1523–1532），其韧带为纤维束交叉编织成带状，韧带中段与两端的交叉角度有所差异，但中段纱线线结构有交叉，会部分影响细胞粘附。

所以，需要开发新的人工韧带修复材料。

发明内容

本发明目的是提供一种蚕丝蛋白基人工韧带修复材料，利用天然桑蚕丝、再生桑蚕丝以及再生桑蚕丝纳米纤维纱线共同构建，以获得生物相容性好的材料，改善细胞在人工韧带修复材料中的附着及生长。

本发明的另一个目的是提供上述材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种蚕丝蛋白基人工韧带修复材料，包括支架和衬纬纱，所述支架由天然桑蚕丝采用双轴向衬纬经编构成；衬纬纱为再生桑蚕丝素蛋白长丝和再生桑蚕丝纳米纤维纱线，所述衬纬纱织入在支架的经编组织结构中。

上述技术方案中，天然桑蚕丝用量占人工韧带修复材料总量的30～70%；再生桑蚕丝素蛋白长丝用量占人工韧带修复材料总量的10～30%；再生桑蚕丝纳米纤维纱线用量占人工韧带修复材料总量的20～40%。

上述技术方案中，所述人工韧带修复材料长度为27.5～41cm；所述再生桑蚕丝素蛋白长丝的直径为15～80μm；所述再生桑蚕丝纳米纤维纱线的直径为50～2000nm。

本发明公开的人工韧带修复材料的直径可以根据所要修复的韧带的直径设计，优选为所要修复的韧带直径的0.8～1.5倍。

优选的技术方案中，所述人工韧带修复材料还包括加强纤维，其作为衬纬纱织入经编组织结构中，用量占衬纬纱总用量的10～90%；所述加强纤维为碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维或者聚酯纤维。

本发明还公开了一种制备上述人工韧带修复材料的方法，包括以下步骤：

(1)采用天然桑蚕丝编织双轴向衬纬经编支架材料，后经过脱胶得到桑蚕丝素经编支架材料；