[发明专利]一种高强度医用纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及医用复合材料技术领域，尤其涉及一种高强度医用纤维复合材料的制备方法。海藻酸钠水凝胶的机械性能较差，刚度和强度较低，外力作用下容易碎裂，所以在单独使用时往往难以满足实际应用要求。为了解决上述问题，本发明提供一种高强度医用纤维复合材料，包括海藻酸钠水凝胶基质和纤维骨架，所述纤维骨架完全嵌入海藻酸钠水凝胶基质中，所述纤维骨架由支撑层纤维和增强层纤维复合而成，增强层纤维位于支撑层纤维的上方，增强层纤维与支撑层纤维相互正交。本发明所制备的高强度医用纤维复合材料的刚度提高了3‑4个数量级，拉伸强度提高了2‑3个数量级，具备良好的生物相容性和安全性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及医用复合材料技术领域，尤其涉及一种高强度医用纤维复合材料的制备方法。

背景技术

天然水凝胶是由天然原料制成的三维网络高分子聚合物，可以吸收大量水分，并束缚在水凝胶三维网状结构中，吸水保湿性强，其中，海藻酸钠水凝胶具有良好的生物相容性和低毒性，已经在食品、药品和生物医学等领域得到了广泛的应用。然而，与人工合成的高分子聚合物相比，海藻酸钠水凝胶的机械性能较差(刚度和强度较低)，外力作用下容易碎裂，所以在单独使用时往往难以满足实际应用要求，只能应用在敷料、吸水填料和载药剂等对机械性能要求很低的产品中。

随着医疗技术的发展，临床上对人工皮肤、人工肌肉、人工肌腱等组织修复材料的需求与日俱增，因此，如何在保留优异生物兼容性和吸水保湿性的同时，显著增强海藻酸钠水凝胶的机械性能，提高其实用性，是亟待解决的关键问题。

目前，科研人员普遍通过聚合物复合法来提高天然水凝胶的机械性能，即通过互穿网络技术将两种聚合物结合，使两者之间产生互补和协同效用，从而克服单一水凝胶的缺陷，例如中国发明专利CN 104311841A公开了一种高强度共价/离子互穿网络易塑形凝胶的制备方法，并进一步公开了其所制备材料的拉伸强度可以达到1.8MPa。这种互穿网络技术仅仅是在分子层面改进高分子聚合物的三维网络结构，对材料整体的机械性能，尤其是强度和刚度的提高有限，一般不超过2个数量级，仍无法达到人工肌肉和人工肌腱等所需的负载能力。

因此，很有必要寻找一种可以将海藻酸钠水凝胶的刚度和强度提高2-3个数量级的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：海藻酸钠水凝胶的机械性能较差，刚度和强度较低，外力作用下容易碎裂，所以在单独使用时往往难以满足实际应用要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种高强度医用纤维复合材料，包括海藻酸钠水凝胶和纤维骨架，所述纤维骨架完全嵌入海藻酸钠水凝胶中，纤维骨架表面接枝有化学锚定点与海藻酸钠水凝胶化学键合。

具体地，所述纤维骨架由若干根支撑层纤维和若干根增强层纤维复合而成，所述增强层纤维位于支撑层纤维的上方，增强层纤维与支撑层纤维相互正交。

具体地，所述若干根增强层纤维等间距排列，所述支撑层纤维若干根等间距排列。

具体地，所述增强层纤维相邻两根纤维之间的间距为0.4-0.8mm，所述支撑层纤维相邻两根纤维之间的间距为1.2-1.6mm。

具体地，所述增强层纤维为涤纶纤维、尼龙纤维或聚醚醚酮树脂纤维，增强层纤维直径为0.1-0.3mm。

具体地，所述支撑层纤维为涤纶纤维、尼龙纤维或聚醚醚酮树脂纤维，支撑层纤维直径为0.1-0.3mm。

具体地，所述化学锚定点是纤维骨架表面经表面处理液浸泡后的氨基硅烷官能团。

具体地，所述表面处理液是将1g海藻酸钠、241mg Solfo-NHS、178mg EDC溶解于100mL MES水合物中而成。

具体地，所述海藻酸钠的分子量为26000-28000。