專利名稱：膠原材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在由膠原超(微)細(xì)纖維無紡布狀多層體的基體中，或在既具有生物體相容性、又能在生物體內(nèi)被降解吸收物質(zhì)的無紡布的基體中含有既具有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收物質(zhì)的膠原材料、含有該膠原材料的特定形態(tài)的材料、由該材料形成的醫(yī)用材料及它們的制備方法。
但是，將膠原與合成高分子組合時(shí)，因合成高分子材料在生物體內(nèi)做為異物存在，極易導(dǎo)致肉芽、炎癥等障礙，還有，這樣的材料不可能適用于所有的細(xì)胞與臟器。此外，即便對膠原進(jìn)行了交聯(lián)處理，其物性特別是拉伸斷裂強(qiáng)度幾乎不會升高，因而不可能將其加工成用于縫合的醫(yī)用材料。若采用戊二醛或環(huán)氧等交聯(lián)劑的話，不僅交聯(lián)劑本身就會給生物體帶來毒性，而且膠原本來具有的化學(xué)特性，特別是對細(xì)胞增殖的促進(jìn)效果就會喪失。物理交聯(lián)處理法其交聯(lián)率不穩(wěn)定，不能賦予滿意的物理性能，而且，想通過交聯(lián)處理實(shí)現(xiàn)其在生物體的吸收速度能被控制也是困難的。還有，紡成絲的膠原由于不具備足夠的強(qiáng)度，難以做成縫合線。
還有另一方面，因各種疾患或外傷等原因，常需進(jìn)行腦、各種臟器的外科手術(shù)。在閉合術(shù)創(chuàng)時(shí)，有必要將切開的腦硬膜、心膜、胸膜、腹膜或漿膜等再縫合起來，由于縫合時(shí)要窩邊導(dǎo)致膜產(chǎn)生部分短縮，而膜部分地被切除就不能完好地閉合手術(shù)創(chuàng)口，常在膜中產(chǎn)生缺損部位。如將這種缺損部位原樣放置的話，腦、心臟、肺、腸等臟器就會從膜的缺損部位處鉆出來造成重大障礙，同時(shí)從臟器及其周圍漏水漏氣，手術(shù)創(chuàng)口就痊愈不好。此外，由于引起臟器與周圍組織的粘連，損傷了組織，愈后不良。為此，以往做為這種缺損部位填補(bǔ)材料的醫(yī)用代用膜的是從死者身上摘下的冷凍干燥人腦硬膜，及聚四氟乙烯拉伸多孔膜(EPTFE)(注冊商標(biāo)組織用Gore-Tex)、聚丙烯篩網(wǎng)、聚四氟乙烯薄片、達(dá)克綸薄片等。還有開發(fā)中的乳酸與ε-己內(nèi)酯的共聚物(50∶50)。此外，還有不得已地用自身的大腿筋膜、心膜、皮膚、肌肉等的方法。
但是，使用人腦硬膜的方法，因填補(bǔ)進(jìn)去的人腦硬膜與腦實(shí)質(zhì)組織會產(chǎn)生粘連，術(shù)后不僅要擔(dān)心引起癲癇發(fā)作，而且從死者身上切取人腦硬膜還存在倫理問題及供應(yīng)量非常有限的問題。尤其是最近有報(bào)道稱，被移植了腦硬膜的患者，其移植的腦硬膜是造成Creutzfeldt-Jakob Disease(CJD)的原因(腦神經(jīng)外科，1993，21(2)167-170)。在日本，現(xiàn)在已不使用人腦硬膜。此外，已經(jīng)知道EPTFE材料等由于在生物體內(nèi)不能降解，又做為異物存在，因而易引起感染，與生物體組織—接觸就會引起組織細(xì)胞脂肪變性，以及造成術(shù)后合并癥等。乳酸與ε-己內(nèi)酯的共聚物在生物體內(nèi)是可降解的，用于生物體后會緩慢降解，到被降解吸收為止，幾乎需2年的長時(shí)間。因此，終歸是做為異物在生物體內(nèi)存留一段時(shí)間，就會在降解過程中引起組織炎癥，形成肉芽腫。由于這種共聚物用的單體是L體的乳酸，所以造成乳酸在共聚物中結(jié)晶化，引起炎癥。進(jìn)而，EPTFE、乳酸與ε-己內(nèi)酯的共聚物都不具備促進(jìn)生物膜再生的功能。還有，用自己的大腿筋膜的方法，對患者與醫(yī)師兩方面都是很大的負(fù)擔(dān)。
做為心膜的填補(bǔ)材料，過去一直使用上述的EPTFE、聚丙烯篩網(wǎng)[馬來克斯(Marlex)]、干燥人腦硬膜、戊二醛(GA)處理的牛心膜等，EPTFE與干燥人腦硬膜有上述的缺點(diǎn)。而聚丙烯篩網(wǎng)會引起心臟之間的強(qiáng)粘連，GA處理的牛心膜由于在生物體內(nèi)不會被降解吸收而殘留，從而造成石灰附著導(dǎo)致的老化，另外還觀察到了對牛心膜免疫反應(yīng)造成的間質(zhì)性肺炎合并癥。
為了減輕肺手術(shù)后從手術(shù)部位出現(xiàn)的泄漏空氣癥狀，聚乙二醇酸無紡布及牛心膜也做為腦膜填補(bǔ)材料或自身操縱用材料。但是，聚乙二醇酸因不透明，所以很難用于自身操縱材料。牛心膜則有上述的缺點(diǎn)。
根據(jù)上述理由，希望開發(fā)出在保持本來的生物化學(xué)特性的同時(shí)，還具有可縫合程度的物性，進(jìn)而應(yīng)用于生物體后還能在一定期間保持其形態(tài)的膠原材料；其制備方法；以及基于它的醫(yī)用材料，例如人造神經(jīng)管、人造脊髓、人造食道、人造氣管、人造血管、人造瓣膜、替代腦硬膜等人造醫(yī)用替代膜、人造韌帶、人造腱、外科用縫合線、外科用填補(bǔ)材料、外科用增強(qiáng)材料、創(chuàng)傷保護(hù)材料、人造皮膚及人造角膜等。在各種醫(yī)用材料中，對那些特別不存在倫理問題，能穩(wěn)定供給，與應(yīng)用于生物體后可防止術(shù)后的創(chuàng)口粘連，不必?fù)?dān)心感染，不會引起組織變性與進(jìn)入生體體后的降解速度可控，進(jìn)而對生物體膜，特別是對腦硬膜、心膜、胸膜、腹膜及漿膜具有促進(jìn)再生功能，可做為醫(yī)用代用膜使用的材料的開發(fā)，臨床上有強(qiáng)烈的要求。
也就是說，本發(fā)明是有關(guān)膠原材料，其特征在于以膠原超細(xì)纖維為基元結(jié)構(gòu)的膠原纖維的無紡布狀多維結(jié)構(gòu)體的基體中，存在填充或夾層有既具有生物體相容性、又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)。
本發(fā)明的膠原材料具有

圖1所示的基本結(jié)構(gòu)，成為其中心的膠原纖維無紡布狀多維結(jié)構(gòu)體的基體如以下說明的那樣，由尺寸及形態(tài)各異的各種纖維狀膠原多維地構(gòu)筑。
也就是說，膠原纖維的無紡布狀多維結(jié)構(gòu)體是以由數(shù)個(gè)膠原分子形成的直徑為3-7nm的超細(xì)纖維15為基元結(jié)構(gòu)，該超細(xì)纖維集束形成直徑為30-70nm的微細(xì)纖維14，該微細(xì)纖維再集束成直徑為1-3μm的細(xì)纖維13a、13b，然后該細(xì)纖維經(jīng)緯分層排列集束成直徑為5-8μm的纖維12，該纖維在同軸方向重疊，形成直徑為20-50μm的板狀纖維11。最后，這種板狀纖維11無規(guī)纏結(jié)而形成膠原超細(xì)纖維無紡布狀多層體10中最大單位的纖維性膠原。
本發(fā)明的膠原材料，其板狀纖維11聚集成無紡布狀的纖維化膠原的多維結(jié)構(gòu)體的基體中含有既具有生物相容性、又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)。在這里，做為具有生物體相容性和生物體內(nèi)可降解吸收性的該物質(zhì)，是將提取膠原的鹽酸溶液導(dǎo)入該基體中，然后進(jìn)行冷凍和冷凍干燥處理，由此在該基體中含有新被纖維化的膠原超細(xì)纖維的膠原纖維是其代表。做為候補(bǔ)物質(zhì)可舉薦向該基體中導(dǎo)入該提取膠原的溶液或透明質(zhì)酸液，并將其風(fēng)干而成的材料(以下將源自膠原的這種物質(zhì)稱作無定型膠原)。
進(jìn)而，本發(fā)明的膠原材料也可以是在上述膠原材料表面的特定部位進(jìn)一步形成提取膠原溶液的風(fēng)干物層的材料。
本發(fā)明的膠原材料以圖1的構(gòu)造為基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)該材料的不同用途，也可以作成在所述的膠原纖維無紡布狀多維結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部存在生物體內(nèi)可降解吸收材料構(gòu)成的片狀或筒形篩網(wǎng)狀中間材料的材料。
進(jìn)而，本發(fā)明的膠原材料還可以是，將所述的基體作成由既有生物體相容性、又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)，例如從聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物，或聚乙二醇酸與聚乳酸混合物一組中篩選出的材料構(gòu)成的無紡布狀的片或園筒體，在該基體中被填入的既有生物體相容性、又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)，可以用填充入所述基體中相同的膠原(膠原纖維或無定型膠原)或透明質(zhì)酸。
這樣的本發(fā)明的膠原可通過以下幾個(gè)步驟制得?；具^程步驟a將提取的膠原鹽酸溶液澆鑄成期望厚度的溶液層。此處的澆鑄可根據(jù)做為目的物的膠原材料的形狀，選擇適宜的為人們所知道的方法進(jìn)行。例如想要膜狀的膠原材料時(shí)，可以用磚片、黏土塊(bat)做模具，想要管狀材料時(shí)，要使用其壁部有空洞的膜具(下同)。
步驟b將該膠原溶液層驟然冷凍，在所希望的時(shí)間內(nèi)保持這種狀態(tài)，接著進(jìn)行冷凍干燥(這時(shí)形成以膠原超細(xì)纖維為基元結(jié)構(gòu)的膠原纖維的多維結(jié)構(gòu)體。但是該膠原纖維的多維結(jié)構(gòu)體，在基體中存在很多空隙，即溶液可進(jìn)入的空間，但并不是孔)。
步驟c對被冷凍干燥的物質(zhì)進(jìn)行熱脫水交聯(lián)(付與構(gòu)成基體的纖維化膠原在下一步驟中所需要的耐水溶性)。
步驟d在該經(jīng)過熱脫水交聯(lián)的材料的基體中，導(dǎo)入提取膠原的鹽酸溶液(結(jié)果該基體中的空隙被非纖維化膠原填埋。此處，在這一操作中被填埋的空隙無需達(dá)到該基體的整個(gè)空隙體積。還有，導(dǎo)入的具體方法可以弱真空抽吸進(jìn)行。當(dāng)然，并不限定此法，只要能有效地向微小空間導(dǎo)入液體的方法就行)。
步驟e將被導(dǎo)入提取膠原溶液的材料再度冷凍，保持其狀態(tài)一定時(shí)間，然而冷凍干燥(這個(gè)操作對所述的基材中的空隙，至少有一部分會被含有新纖維化的膠原超細(xì)纖維的膠原纖維填埋。這里所謂的“被填埋”，正確地說，是在該基體中的空隙內(nèi)，含有新被纖維化的膠原超細(xì)纖維的膠原纖維與構(gòu)成該基體的纖維化膠原的各纖維纏繞存在)。
步驟g壓縮該被冷凍干燥的材料。
步驟i對該被壓縮物進(jìn)行熱脫水交聯(lián)(付與含新被纖維化的膠原超細(xì)纖維的膠原纖維以做為最終產(chǎn)品或變換方法在后邊步驟所需的耐水溶性)。
進(jìn)而，在所述的步驟e與步驟g之間，依序進(jìn)行以下步驟也可以(將所述基體中的空隙用含有更新被纖維化的膠原超細(xì)纖維的膠原纖維填埋，只要最終膠原材料制品所需要的強(qiáng)度以外的特性，例如“手感”、“柔軟”等容許，為了獲得希望的強(qiáng)度，盡力填埋這些空隙為好。用空隙率表示的該空隙的容積率，一般基體的這個(gè)值為50-60％，步驟e后為10％左右，步驟d與步驟e反復(fù)一次，第一次的步驟e后空隙率為5％左右。該膠原材料用于通常用途，例如做為醫(yī)用代用膜，經(jīng)過步驟f1及f2一次就足夠了)。
步驟f1將該提取膠原的鹽酸溶液導(dǎo)入所述的被冷凍干燥的材料的基體中。
步驟f2將被導(dǎo)入該提取的膠原的鹽酸溶液的材料再度驟然冷凍，并在所期望的時(shí)間內(nèi)保持其形態(tài)，接著進(jìn)行冷凍干燥。
進(jìn)而，在所述的步驟g與步驟i之間，再進(jìn)行以下步驟也可以。
步驟h1在所述的被壓縮物的表面的指定部位，使其形成膠原溶液層[具體來說，將該被壓縮物在提取膠原的鹽酸溶液中至少按指定的時(shí)間浸漬一次并風(fēng)干為好，膠原在鹽酸溶液中的濃度以2.0％以下為宜(欲將材料用做抑制該部位因體液進(jìn)入導(dǎo)致強(qiáng)度下降的場合)。還有在“指定部位”形成膠原溶液層的操作，在浸入提取膠原的鹽酸溶液方面，可采取把對形成膠原溶液層非關(guān)鍵的部分分解成若干為公眾所知的適當(dāng)手段進(jìn)行為好]。
在進(jìn)行步驟h1的場合，則在進(jìn)而進(jìn)行下一步驟i之前進(jìn)行步驟h2，也就是“將所述的膠原層再度壓縮”這樣的操作為好(消除膠原材料表面的凹凸，或者至少減少，期望改善“手感”、“柔滑”的場合)。
還有，做為填充進(jìn)所述的基體中的物質(zhì)，在使用向該基體中導(dǎo)入、風(fēng)干提取的膠原鹽酸溶液或透明質(zhì)酸溶液(在所述的步驟d中的“提取的膠原鹽酸溶液”可改讀成“透明質(zhì)酸”)之后得到的物質(zhì)時(shí)，則可省去所述的步驟e至步驟i的操作，再繼續(xù)對導(dǎo)入了所述的提取膠原的鹽酸溶液或透明質(zhì)酸溶液的基體加壓，并對該基體進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的熱脫水交聯(lián)為好。此處，對該基體加壓的目的是為了盡量抑制殘存在該基體中的空氣的影響，即抑制膠原材料的局部“鼓起”的產(chǎn)生。
另一方面，做為可以夾層進(jìn)入基體中的、具有生物體相容性又可在生物體內(nèi)降解的物質(zhì)，在選用來自聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物，或聚乙二醇酸與聚乳酸的混合物(以下稱為聚乙二醇酸等)的情況下，在所述的步驟a中，可將提取膠原的鹽酸溶液的澆鑄分兩次進(jìn)行。在兩次澆鑄操作之間，將用所述材料作成的片狀或筒形篩網(wǎng)狀物簡單地以夾層導(dǎo)入即可(具體地說，在第一次被澆鑄的膠原溶液層之上，附著該材料—得到膜狀物為好。還有，由于這些材料缺乏親水性，因而在即將導(dǎo)入之前通過等離子體等將其表面進(jìn)行改性較好)。此外，在將這樣的材料夾入該基體中時(shí)，為了用這些材料與基體產(chǎn)生的復(fù)合效應(yīng)以獲得指定的強(qiáng)度，原則上不需要在向該基體中引入含纖維化的膠原超細(xì)纖維的膠原纖維進(jìn)行新的增強(qiáng)(體系的構(gòu)成部分變動(dòng)的步驟a→步驟b→步驟→c步驟g)。但是，從調(diào)整被壓縮物表面的生化狀態(tài)出發(fā)，還是形成膠原溶液層或明膠溶液層為好。
做為本發(fā)明的膠原材料是將所述的基體作成由既有生物相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)，例如選自聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物或聚乙二醇酸與聚乳酸混合物的材料構(gòu)成的無紡布狀的薄片或筒狀物，向該基體中填充的既具有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)，采用與所述的基體填充物相同的膠原(膠原纖維或無定型膠原)或透明質(zhì)酸時(shí)，用下述的方法制造較好。還有，為了方便說明，擬以導(dǎo)入該基體的物質(zhì)用膠原，作成的膠原材料為膜狀的情況舉例說明。
步驟j從聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物或聚乙二醇酸與聚乳酸混合物一組中選出的材料作成的無紡布狀薄片形成的基體中，導(dǎo)入提取膠原的鹽酸溶液后使其風(fēng)干。這一提取膠原的鹽酸溶液的導(dǎo)入操作，是向置于減壓環(huán)境如用水泵，排除其中的空氣產(chǎn)生的比大氣壓多少低一些的壓力氣氛中的容器內(nèi)，注入能將該基體浸入其中的一定濃度的提取膠原的鹽酸溶液(裝在另外的容器內(nèi))，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持這種狀態(tài)。具體地說，就是向該基體中滲進(jìn)該提取膠原的鹽酸溶液。此外，從這一操作清楚了不僅該基體內(nèi)部，在其表面也必然形成該提取膠原鹽酸溶液層。
步驟l被導(dǎo)入該提取膠原的鹽酸溶液后又被風(fēng)干的基材，至少在其一面形成膠原溶液層。具體地說，將該提取膠原的鹽酸溶液導(dǎo)入、風(fēng)干的基材再浸入與所述同樣的提取膠原鹽酸溶液并風(fēng)干為好(最好反復(fù)操作1-5次，最后得到的是膠原溶液層。還有如只讓單面形成這種膠原層的話，則另一面通過適當(dāng)?shù)姆椒ǚ纸膺M(jìn)行本步驟為宜)。
步驟o在該膠原溶液層之上形成明膠層。具體地說，通過涂布一定濃度的明膠水溶液或浸入該明膠水溶液中實(shí)現(xiàn)。還有，這一步驟屬于謀求最終制品能阻止生物體粘連的必要的隨意步驟。
步驟p對該形成了明膠溶液層的材料進(jìn)行指定時(shí)間的熱脫水交聯(lián)(目的是同所述方法中對膠原纖維的處理一樣，付與耐水溶性)。
至此，是這個(gè)方法的基本步驟，然而這種方法也可以變通。其中之一就是在步驟j與l之間，以及步驟l與步驟o之間分別進(jìn)行膠原溶液的纖維化。具體地說，就是與所述的方法一樣，對導(dǎo)入基體中的提取膠原及膠原溶液層附加冷凍→保持→冷凍干燥等一系列操作(對步驟j與步驟l之間需附加步驟k，對步驟l與步驟o之間附加步驟m1)。還有，這一附加步驟是做為提供強(qiáng)度的部位的基體其強(qiáng)度較低時(shí)要采用的步驟(具體地說，無紡布狀基體的厚度較薄)。此處，最好接續(xù)附加步驟m1，再壓縮該被冷凍干燥物(附加步驟m2)，以增加整體強(qiáng)度。
做為進(jìn)一步附加的步驟，可考慮熱脫水交聯(lián)。其實(shí)行場所為步驟l與步驟o之間或步驟m2與步驟o之間(附加步驟n。目的與所述方法一樣以付與產(chǎn)物耐水溶性)。
本發(fā)明的膠原材料可做為人造神經(jīng)管、人造脊髓、人造食道、人造氣管、人造血管、人造瓣膜、人造韌帶、人造腱、外科用填補(bǔ)材料、外科用增強(qiáng)劑、創(chuàng)傷保護(hù)材料、人造皮膚等醫(yī)用材料的主構(gòu)成材料使用。幾乎可依原來的形態(tài)使用，從更進(jìn)一步的期望較高的立場來看，最好能做為生物體膜，尤其是腦硬膜、心膜、胸膜、腹膜、漿膜及角膜等醫(yī)用代用膜。
還有，在外科用填補(bǔ)材料、外科用增強(qiáng)劑、創(chuàng)傷保護(hù)材料等膜狀物方面，本發(fā)明的膠原材料的單面或雙面具有被交聯(lián)處理的明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的材料更好。
本發(fā)明的膠原材料，進(jìn)而由絲狀材料及該絲狀材料構(gòu)成的醫(yī)用材料，例如可做為外科縫線使用。該絲狀材料取代在所述的步驟a形成膠原溶液層的操作，而進(jìn)行濕法紡絲首先得到膠原絲，除此項(xiàng)操作外，可以與其它材料同樣的操作來進(jìn)行制造。
在上述附圖中，10-膠原超細(xì)纖維無紡布狀多層體；11-板狀纖維；12-纖維；13a、13b-細(xì)纖維；14-微細(xì)纖維；15-超細(xì)纖維；20-新形成的纖維化膠原。
以上述那樣的膠原超細(xì)纖維為基本結(jié)構(gòu)單元的、膠原纖維的無紡布狀多維結(jié)構(gòu)體為基體的本發(fā)明的膠原材料，與以往做為各種醫(yī)用材料一直使用的膠原分子以單體—低聚體狀態(tài)分散的無定型結(jié)構(gòu)的非纖維性膠原單獨(dú)構(gòu)成的材料相比較，前者在保持膠原本身存在的對生物體的作用的同時(shí)，與后者比較，還具備優(yōu)異的物性，特別是很高的拉伸斷裂強(qiáng)度，在生物體內(nèi)的吸收速度也被充分延長。此外，含有本發(fā)明的膠原材料的絲狀材料，除了其形態(tài)為絲狀外，其構(gòu)成與所述的材料完全相同。還有，含有本發(fā)明膠原材料的醫(yī)用材料是在同樣的基體及基體中填充了具備生物體相容性、又可在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)而構(gòu)成的膠原材料，它可被加工成各種醫(yī)用材料。醫(yī)用材料的形態(tài)可為膜狀、管狀、袋狀、塊狀等。本醫(yī)用材料的用途首推醫(yī)用代用膜，尤其是單面或雙面具有被交聯(lián)處理的明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的醫(yī)用代用膜更好。在這種場合，其厚度在0.1-5mm左右為好。
本發(fā)明的醫(yī)用代用膜其表面存在已形成的明膠層，由于明膠有防止細(xì)胞粘附及增殖的作用，因而在有必要防止粘連的部位，由于阻止了細(xì)胞從周邊生物組織延伸過來，從而可做為粘連防止層使用。此外，透明質(zhì)酸也具有提高膠原穩(wěn)定性的作用，所以也能防止粘連。本發(fā)明的醫(yī)用代用膜在植入生物體后，大約3-4周，由于明膠層或透明質(zhì)酸層有必要不被降解吸收地存留在生物體內(nèi)，因而對這明膠層或透明質(zhì)酸層需進(jìn)行交聯(lián)處理。
為了制備本發(fā)明的膠原材料，先調(diào)制上述那樣的提取膠原(當(dāng)然精制后)的約1N的鹽酸溶液(PH約為3)(是膠原分子以單體—低聚體狀態(tài)分散著的非纖維化膠原的溶液。以下同。膠原的濃度以約0.5-3wt％為宜，特別合適的是1wt％)，以滲入法等常規(guī)方法，在培養(yǎng)皿等容器內(nèi)，使液層厚度均勻地形成膠原鹽酸溶液層(制作管狀物時(shí)，例如采用其壁部呈中空型式也很好。根據(jù)不同場合要求，在芯棒基材的表面通過涂布、風(fēng)干形成也可以)。做為膠原以外的、由既具有生物體相容性又可在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)組成的材料(做為向膠原基體內(nèi)形成夾層的材料)，在使用聚乙二醇酸的場合下，這一操作中，將該材料的片狀或筒形篩網(wǎng)狀物夾入該膠原鹽酸溶液層中較好。此外，將那樣的材料做為基體使用時(shí)(無紡布狀或筒狀體)，將無定型膠原及纖維化膠原等的膠原(不同場合下可為透明質(zhì)酸)填充入該基體較好(負(fù)壓下使其被吸入等)。還有，在以下的說明中，往基體內(nèi)填充膠原等及對被填充的膠原等的更進(jìn)一步處理，以及對進(jìn)行過那樣處理的基體的進(jìn)一步處置的說明，沒有特別限制。這種非膠原材料的、既具有生物體相容性又可在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)可做成基體，也適用于在該基體中膠原以填充狀態(tài)存在的膠原材料的場合。膠原鹽酸溶液層的厚度根據(jù)本發(fā)明的膠原材料的用途來決定。例如，做為醫(yī)用代用膜的腦硬膜使用時(shí)，以約1-5cm為宜，最好是約1-3cm。將此材料最好是在約-10—-190℃，特別是在約-20℃下，最少冷凍約6小時(shí)，更好是約6-48小時(shí)，最好是冷凍約24小時(shí)。通過冷凍，分散在鹽酸溶液中膠原分子之間形成微細(xì)的冰，從而導(dǎo)致膠原鹽酸溶液分層，通過膠原分子的重排而實(shí)現(xiàn)纖維化。冷凍時(shí)間不足6小時(shí)的話，膠原鹽酸溶液還未被充分凍結(jié)，從而造成膠原的纖維化不充分而得不到理想的物理性能。接著，將上述被冷凍的膠原鹽酸溶液在真空下，較好是約-40-80℃，特別是在約-80℃下冷凍干燥24-48小時(shí)，特別好的是約48小時(shí)。通過冷凍干燥，膠原分子間的微細(xì)的冰被汽化，與此同時(shí)，膠原分子形成的超細(xì)纖維構(gòu)成基元結(jié)構(gòu)，按上述那樣從細(xì)微纖維、細(xì)纖維、纖維、板狀纖維的順序獲得多維結(jié)構(gòu)的無紡布狀的膠原結(jié)構(gòu)體。還有，對這種膠原鹽酸溶液進(jìn)行了冷凍→(保持)→冷凍干燥這樣的操作，在并用聚乙二醇酸等非膠原材料的場合對獲得纖維化膠原也是必須進(jìn)行的操作。
其次，如上得到的無紡布狀膠原結(jié)構(gòu)體的基體中，作為由既具有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)構(gòu)成的材料之一的非纖維化膠原，具體地說，就是導(dǎo)入膠原鹽酸溶液的既具有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)(作為夾層進(jìn)入膠原基體中的材料)形成的材料，在采用聚乙二醇酸時(shí)，這一操作原則上可以不要。此外，該溶液的膠原濃度以小于0.5wt％為宜。該導(dǎo)入操作應(yīng)平穩(wěn)地、使該被導(dǎo)入溶液在基體中的擴(kuò)散更加均勻地進(jìn)行，結(jié)果該基體中殘存的空氣會被平穩(wěn)地排除。導(dǎo)入該溶液的具體方法，由于該基體并不具備多大的阻抗，所以在50cm水柱這樣的低真空下，例如利用水泵抽吸該膠原鹽酸溶液的方法是簡單的(當(dāng)然，其它的方法，例如利用所述的操作，即冷凍干燥過程中的真空氣氛讓該膠原的鹽酸溶液自然地滲進(jìn)該基體中也可以)。還有，為了防止在前面操作中形成的該基體中的膠原纖維溶解在該膠原鹽酸溶液中(當(dāng)然其當(dāng)中含有水)，先于導(dǎo)入該膠原鹽酸溶液，對該類無紡布的膠原層進(jìn)行熱脫水交聯(lián)比較好(真空下，約105-150℃為宜，約140℃下最好；交聯(lián)時(shí)間6-48小時(shí)為宜，最好是加熱該基體約24小時(shí)。這里，低于105℃不能引起充分的交聯(lián)。另一方面，若超過150℃的話，膠原就會完全改變性質(zhì)。還有，含有本發(fā)明的膠原材料的醫(yī)用材料在植入生物體后，調(diào)節(jié)材料在希望的期間內(nèi)讓其存留于生物體內(nèi)是本操作本來的目的)。
此外，膠原鹽酸溶液被導(dǎo)入基體中的無紡布狀的膠原結(jié)構(gòu)體被驟然冷凍，保持該狀態(tài)一定時(shí)間后進(jìn)行冷凍干燥，該被導(dǎo)入的膠原鹽酸溶液就轉(zhuǎn)換成纖維化膠原(其結(jié)果，該基體的空隙的一定空間被新纖維化的膠原填埋。也就是說，在構(gòu)成該基體的纖維化膠原中的空隙被新纖維化的膠原纏繞起來，從而該基體中的空隙被新纖維化的膠原填充。還有，條件同所述的冷凍、冷凍干燥操作。做為既具有生物體相容性，又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)(做為夾層入膠原基體的材料構(gòu)成的物質(zhì)在采用聚乙二醇酸的情況下，這一操作原則上也可不要)。接著，對該新纖維化的膠原中空隙給定空間的被填充的該基體進(jìn)行壓縮(例如500kgf/cm2×15sec.)，然后進(jìn)行熱脫水交聯(lián)(條件同所述的熱脫水交聯(lián))。
如以上這樣被制造的本發(fā)明的膠原材料在干燥狀態(tài)至少有30N的一點(diǎn)支持張力，及至少65N的抗拉強(qiáng)度；在濕態(tài)至少有1.4N的一點(diǎn)支持張力及至少6.5N的抗拉強(qiáng)度(厚為1mm時(shí)，填充進(jìn)基體中的既有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)(以下稱作生物體內(nèi)可降解吸收性物質(zhì))在基體中含有新被微(細(xì))纖維化的膠原的超細(xì)纖維的膠原纖維(以下稱作填充膠原纖維)。或在干態(tài)至少有10N的一點(diǎn)支持張力和至少25N的抗拉強(qiáng)度；在濕態(tài)至少有5N的一點(diǎn)支持張力及至少15N的抗拉強(qiáng)度(厚為1mm時(shí)，夾層入基體中的生物體內(nèi)可降解吸收物質(zhì)為聚乙二醇酸等的情況下。做為該基體在采用非膠原材料時(shí)，當(dāng)然會顯示出比該值更高的數(shù)值)。由于與以往的膠原材料相比，具有很高的強(qiáng)度，因此可加工成各種醫(yī)用材料，也能用于縫合(特別是后者的膠原材料，濕度強(qiáng)度更高，因此不論手術(shù)醫(yī)生縫合技術(shù)巧拙都能很好縫合，特別方便)。此外，在被植入生物體的場合，3-8周期間仍能保持其形態(tài)。而且仍保持著膠原本來具有的做為醫(yī)用材料的特性。
還有，期望獲得更高的強(qiáng)度時(shí)，則可將該膠原鹽酸溶液導(dǎo)入該基體中(條件同上)→冷凍、冷凍干燥(條件同上)這樣的操作至少來回做一次(通常一次已足夠)。
通過到前面為止的步驟，能得到本發(fā)明的膠原材料。根據(jù)需要，下面敘述一下在所述的膠原材料表面的指定部位形成非纖維化膠原層的方法，具體如下(1)將該被壓縮的膠原材料浸入提取膠原的鹽酸溶液(膠原濃度約為0.5-3wt％，特別是為2wt％)，然后風(fēng)干(至少一次，通常用途時(shí)一次已足夠)；再接著(2)對該表面指定部位有非纖維化膠原層的膠原材料進(jìn)行熱脫水交聯(lián)(與所述條件同即可)。
此處，在上面所記述的操作(1)與(2)之間，也可以進(jìn)一步對該表面指定部位有非纖維化膠原層的膠原材料進(jìn)行壓縮。最終得到的膠原材料的表面呈現(xiàn)較小的凹凸，這是由于“手感”、“觸感”改進(jìn)的原因。
還有，至此對做為所述的基體中填充的、既有生物體相容性、又能在生物體內(nèi)被降解吸收物質(zhì)構(gòu)成的材料，以膠原鹽酸溶液為原料，導(dǎo)入該溶液進(jìn)到該基體中后剛剛使該膠原纖維化的物質(zhì)已做了說明。根據(jù)用途不同，將其它物質(zhì)例如該溶液或透明質(zhì)酸溶液導(dǎo)入該基體中，之后只進(jìn)行風(fēng)干也是可以的。將這些導(dǎo)入后只進(jìn)行過風(fēng)干的物質(zhì)做為填充物，是為了抑制本發(fā)明的膠原材料形成的醫(yī)用材料在植入生物體后由于體液的更一步滲入多少會造成材料的濕強(qiáng)度下降。對該基體的導(dǎo)入、風(fēng)干操作之后可進(jìn)行的操作原則上只能是熱脫水交聯(lián)了(但是，此操作在200kg/cm2壓力下進(jìn)行為宜)根據(jù)不同情況最好先于熱脫水交聯(lián)進(jìn)行壓縮與所述的追加操作(1)。
進(jìn)而，根據(jù)需要可對通過上述基本步驟或基本步驟+追加步驟而得到的膠原材料，以環(huán)氧乙烷氣體處理或紫外線、γ線照射進(jìn)行滅菌。
將上述那樣制備的本發(fā)明的膠原材料加工成單面或雙面被交聯(lián)處理過的、有明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的醫(yī)用代用膜的情況下，明膠凝膠層的形成較好的是用約2-70wt％的明膠水溶液，特別好的是用60wt％的明膠水溶液。用約60wt％的明膠水溶液的情況下，濕潤狀態(tài)下以形成厚約0.1-5mm，最好是約1mm厚的明膠凝膠層；而在干燥狀態(tài)下，明膠凝膠層的厚度以約0.06-3mm為宜，約0.6mm最好。明膠凝膠層的形成可用涂布、浸漬等方法，無論用什么方法都可以。例如，在培養(yǎng)皿等容器內(nèi)，注入明膠水溶液并形成一定厚度，在它的上面放置如上所述那樣得到的本發(fā)明的膠原材料，然后使明膠凝膠化。要在其兩面形成明膠凝膠層時(shí)，那么另一面也進(jìn)行同樣的處置使其在兩面都形成明膠凝膠層。
接著，將這樣得到的其單面或雙面形成了明膠凝膠層的明膠材料進(jìn)行交聯(lián)處理。通過交聯(lián)處理可控制明膠凝膠層的降解吸收速度。交聯(lián)的方法以熱脫水交聯(lián)為佳。為使明膠凝膠層應(yīng)用于生物體后約3-4周能存留于生物體內(nèi)，要將形成了該明膠凝膠層的膠原材料在真空下，較好約在105-150℃，最好在140℃下進(jìn)行約6-48小時(shí)的熱脫水交聯(lián)處理，更適宜的時(shí)間是24小時(shí)(低于約105℃，交聯(lián)反應(yīng)不能充分發(fā)生；超過150℃，膠原性質(zhì)整個(gè)改變了，這不好)。
這樣形成的已被交聯(lián)處理過的明膠凝膠層，在到各生物膜再生為止的期間內(nèi)，具有防止本醫(yī)用代用膜的膠原部分與周圍組織粘連作用，生物膜從膜缺損部周圍伸出再生，因此在把膜缺損部分蓋住為止的約3-4周內(nèi)，明膠凝膠層應(yīng)不發(fā)生降解地存留在生物體內(nèi)。
另一方面，形成透明質(zhì)酸層的情況下，最好用約0.5-2.0mg/ml，特別是約1.0mg/ml的透明質(zhì)酸鈉的水溶液，照上述的方法將本發(fā)明的膠原材料的單面或雙面通過涂布或浸漬的方法來形成透明質(zhì)酸鈉水溶液層，將此水溶液層風(fēng)干即形成透明質(zhì)酸層。透明質(zhì)酸鈉水溶液層應(yīng)能在生物膜從該修復(fù)的膜缺損部周圍伸出再生，到將膜缺損部被蓋住為止的約3-4周內(nèi)，不被降解吸收地存留在生物體內(nèi)。透明質(zhì)酸鈉水溶液層的厚度，濕態(tài)下以約0.5-4.0mm為宜，最好的是約2mm，干態(tài)時(shí)，以約0.1-2.0mm為宜，最好的是約1.0mm(約1.0mg/ml的水溶液的情況下)。將膠原材料的表面用透明質(zhì)酸固定后為了做出透明質(zhì)酸層則要進(jìn)一步進(jìn)行第二次交聯(lián)處理，在透明質(zhì)酸的情況下，用水溶性的碳化二亞胺(WSC)進(jìn)行交聯(lián)處理較好。這時(shí)，予先在透明質(zhì)酸鈉水溶液中混入WSC后放置，與透明質(zhì)酸鈉一起通過適用于膠原材料的操作，讓膠原的羧基與透明質(zhì)酸的氨基反應(yīng)交聯(lián)，是理想的。透明質(zhì)酸鈉水溶液中含有的WSC的濃度以約5-20mg/ml為宜，最好的是約8-15mg/ml。制備這種含透明質(zhì)酸鈉與WSC的水溶液，充分?jǐn)嚢瑁穸燃s為1mm那樣地涂布在膠原材料的單面或雙面，風(fēng)干后即形成了透明質(zhì)酸層。
本發(fā)明的膠原材料由于具有優(yōu)異的強(qiáng)度，因而可用作手術(shù)縫合線。本發(fā)明的含有膠原材料的絲狀材料可按所述的膠原材料制備的初始步驟，先配制提取(當(dāng)然經(jīng)過精制的)膠原的約1N鹽酸溶液(PH約為3)(膠原濃度以約0.5-3wt％為宜，最好為約1wt％)，然后將其通過孔徑約為50-300μm，最好約為100μm的噴絲孔噴向凝固浴進(jìn)行濕法紡絲制備。其它步驟按所述的膠原材料的制備法進(jìn)行。
如上述那樣制備的本發(fā)明的膠原材料與以往的提取膠原材料相比，由于具有優(yōu)異的物性，特別是很高的拉伸斷裂強(qiáng)度，因而無需與其它合成高分子材料積層，單獨(dú)就可以加工成各種醫(yī)用材料并可用于縫合。本發(fā)明的膠原材料在應(yīng)用于生物體的情況下，并不立即溶解，約在3-8周內(nèi)能保持其形狀。由于這些原因，本發(fā)明的膠原材料進(jìn)一步可根據(jù)用途要求而被加工成膜狀、管狀、袋狀和塊狀等形態(tài)，從而可用做各種醫(yī)用材料。例如，人造神經(jīng)管、人造脊髓、人造食道、人造氣管、人造血管、人造瓣、人造腦硬膜等人造醫(yī)用代用膜、人造韌帶、人造腱、外科用縫合線、外科用填補(bǔ)材料、外科用增強(qiáng)材料、創(chuàng)傷保護(hù)材料、人造皮膚和人造角膜等，能促進(jìn)受傷害的生物體組織恢復(fù)、再生。或者用做壓迫止血材料，或者在細(xì)胞培養(yǎng)方面做為三維培養(yǎng)基。
此外，上述得到的本發(fā)明的醫(yī)用材料構(gòu)成的醫(yī)用代用膜通過填補(bǔ)各種外科手術(shù)后的膜缺損部分可用于防止在膜缺損部的臟器與周圍組織的粘連。本發(fā)明的醫(yī)用代用膜中，與有必要防止粘連的周邊組織相連接的一側(cè)，交聯(lián)的明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層相向地使用單面或雙面形成了明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的本發(fā)明的醫(yī)用代用膜。將本醫(yī)用代用膜做為心膜代用膜使用時(shí)，將兩面形成了明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的代用膜還用做胸膜、腹膜或漿膜的場合下，可將單面已形成的明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的代用膜面向明膠層或透明質(zhì)酸層與周圍組織連接的一側(cè)使用。作為腦硬膜代用膜使用的情況下，將兩面或單面形成了明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的代用膜怎么用都可以。使用單面已形成了明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的代用膜的場合，明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層要朝向與腦實(shí)質(zhì)組織連接側(cè)使用。還有，上述的用途以外，在縫合血管、消化道、氣管、尿道、膀胱、粘膜、齒根膜等時(shí)還可以做增強(qiáng)材料使用。
如上所述做為生物膜缺損部分填補(bǔ)用材料的本發(fā)明的醫(yī)用代用膜，可做為腦硬膜、心膜、胸膜、腹膜或漿膜的代用膜使用。將本代用膜應(yīng)用于手術(shù)創(chuàng)口的話，術(shù)創(chuàng)周圍存留的腦硬膜、心膜、胸膜、腹膜、或漿膜等生物膜，從與本代用膜接觸的部位出發(fā)將本代用膜的膠原部分做為再生立足地延伸再生。另一方面，生物體組織在與明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層連接的部位，為防止細(xì)胞的進(jìn)入、延伸，要防止粘連，最終缺損部分被再生膜蓋住，本代用膜則被生物體降解吸收從而完全消失。
如上所述，本發(fā)明的膠原材料，及本發(fā)明的含膠原材料的醫(yī)用材料，特別是醫(yī)用代用膜，與以往的含膠原材料的醫(yī)用材料相比，具有較高的拉伸斷裂強(qiáng)度。然而將本醫(yī)用材料例如用于人造膀胱等時(shí)，則常要求具有更高的強(qiáng)度。為此，做為本發(fā)明的膠原材料，以及含有本發(fā)明的膠原材料的醫(yī)用材料，在所述的基體內(nèi)，夾層入生物體內(nèi)可降解吸收的材料構(gòu)成的片狀或篩網(wǎng)狀中間材料為好。做為生物體內(nèi)可降解吸收材料可以例舉聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物或聚乙二醇酸與聚乳酸的混合物。這些材料形成的片狀的篩網(wǎng)樣中間材料，例如具有約50-2000μm的孔徑；例如呈現(xiàn)篩網(wǎng)片、織布、無紡布、形成貫穿孔的薄片等形態(tài)，其厚度例如約100-2000μm，篩網(wǎng)狀中間材料的孔徑與其厚度依用途適當(dāng)變動(dòng)為好。
為了制備這樣的基體中摻入由生物體內(nèi)可降解吸收材料構(gòu)成的片狀的篩網(wǎng)樣中間材料的膠原材料，做為所述的膠原材料制備法最初步驟的形成膠原鹽酸溶液層時(shí)，在澆鑄的膠原鹽酸溶液中將上述的片狀的篩網(wǎng)樣中間材料浸入，然后再添加對該膠原鹽酸溶液層的冷凍、冷凍干燥等后續(xù)步驟即可。但是在這種形態(tài)的情況下，原則上不需向基體中填充新的膠原超細(xì)纖維，因此需要該填充的步驟，例如提取膠原的鹽酸溶液的追加導(dǎo)入→再冷凍→再冷凍干燥等步驟及最終的熱脫水交聯(lián)步驟可以省略。另一方面，其它的追加步驟，即在該膠原材料的表面(單面或雙面)形成追加層，例如膠原層溶液也好，明膠凝膠層或透明質(zhì)酸層的形成(原則上在這些操作后進(jìn)行熱脫水交聯(lián))根據(jù)需要適當(dāng)進(jìn)行為宜。
以下對本發(fā)明以制備膜狀膠原材料的實(shí)施例為例進(jìn)行說明。
實(shí)施例1用從豬皮得來的膠原配成提取膠原的1N鹽酸溶液(膠原濃度1wt％)，將其注入培養(yǎng)皿形成18mm厚的膠原溶液層。將此物在-20℃下冷凍24小時(shí)，接著在-80℃下冷凍干燥48小時(shí)。然后將此被冷凍干燥過的膠原纖維的多維結(jié)構(gòu)體(以下簡稱多維結(jié)構(gòu)體)在真空下140℃進(jìn)行24小時(shí)的熱脫水交聯(lián)，之后用玻璃水泵使該多維結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部形成負(fù)壓(50cm水柱)，然后將提取膠原的1N鹽酸溶液(膠原濃度0.5wt％)導(dǎo)入該多維結(jié)構(gòu)體中，使該多維結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的空隙埋入非纖維化膠原中，接著在與所述相同條件下，進(jìn)行冷凍與冷凍干燥(通過新形成的纖維化膠原減小該多維結(jié)構(gòu)體內(nèi)部空隙的操作)，之后將其壓縮至厚為1mm左右(500kgf/cm2)，接著將該被壓縮的材料浸入提取膠原的1N鹽酸溶液(膠原濃度2wt％)，風(fēng)干(形成膠原層，次數(shù)一次)。與所述相同條件下進(jìn)行熱脫水交聯(lián)處理，即得到本發(fā)明的膠原材料。
按上述制備的膠原材料，通過以下所述的方法測定其干、濕態(tài)下的一點(diǎn)支持張力與抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
作成大小為10×25mm的長方形試片。用以下的方法在25℃、濕度為50％的恒溫恒濕室內(nèi)，用數(shù)字式拉伸儀(AIKOHENGINEERING制CPU)在試片的長軸方向以ISO的B速度(5mm/min)均勻地施加張力，測定干、濕(37℃的生理食鹽水中，進(jìn)行1分鐘與30分鐘水和作用的結(jié)果)兩種狀態(tài)下到膜斷裂為止所施加的最大張力。
1.一點(diǎn)支持張力用絲[4-0脯氨酸或2-聚二羥基乙酸(Dexon)]將試片從片端中央5mm內(nèi)側(cè)部位縫合固定，另一端用夾子均勻地把持施加張力。
2.抗拉強(qiáng)度把試片兩端用夾子均勻地把持施加張力。結(jié)果列于表1(表中“濕態(tài)A”是水和1分鐘的數(shù)據(jù)，“濕態(tài)B”是水和30分鐘的數(shù)據(jù))。
實(shí)施例2在所述的被壓縮的材料上形成膠原溶液層5次，除此之外與實(shí)施例1相同地得到本發(fā)明的膠原材料。關(guān)于該膠原材料，通過與實(shí)施例1相同的方法測定其干、濕態(tài)下一點(diǎn)支持張力與抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
實(shí)施例3除在所述的第二次冷凍干燥操作與壓縮操作之間，在與所述相同條件下通過熱脫水交聯(lián)處理與新形成纖維化膠原，將多維結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的空隙減小的操作及對所述的被壓縮的材料未進(jìn)行形成膠原溶液層的操作這兩者之外，根據(jù)同樣的方法測定其干、濕態(tài)下一點(diǎn)支持張力及抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
實(shí)施例4除未在上述的、被壓縮的材料上形成膠原溶液層的操作之外，與實(shí)施例1同樣地獲得本發(fā)明的膠原材料。對該膠原材料，根據(jù)與實(shí)施例1相同的方法測定其干、濕態(tài)下的一點(diǎn)支持張力與抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
實(shí)施例5除在形成最初的膠原溶液層時(shí)，將予先在其表面進(jìn)行了等離子體放電處理的聚乙二醇酸的篩網(wǎng)(網(wǎng)孔1mm)夾入及未進(jìn)行通過新形成的纖維化膠原減少該多維結(jié)構(gòu)體內(nèi)部空隙的操作，與實(shí)施例1同樣地操作得到本發(fā)明的膠原材料。對該膠原材料通過與實(shí)施例1同樣的方法測定其干、濕態(tài)的一點(diǎn)支持張力與抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
實(shí)施例6做為所述的在被壓縮物中形成膠原溶液層的替代法，除了在該被壓縮物的單面上形成明膠凝膠層(將15％明膠水溶液涂布在該膜面上，然后干燥)外，與實(shí)施例5同樣地操作得到本發(fā)明的膠原材料。對該膠原材料通過與實(shí)施例1同樣的方法，測定其干、濕態(tài)下的一點(diǎn)支持張力與抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
實(shí)施例7除了在所述的被壓縮物的雙面形成明膠凝膠層外，與實(shí)施例6同樣地操作得到本發(fā)明的膠原材料。測定該膠原材料在干、濕態(tài)下的一點(diǎn)支持張力與抗拉強(qiáng)度。其結(jié)果列于表1。
表1

如表1所示，可以確認(rèn)本發(fā)明的膠原材料具有耐縫合的優(yōu)良特性。還有，表中的參考欄只為聚乙二醇酸篩網(wǎng)的數(shù)據(jù)。
實(shí)施例8將等離子體放電處理過的聚乙二醇酸的無紡布(2plies-厚0.2mm，空隙率88.75％)，與能完全浸潤它的提取膠原鹽酸溶液(膠原濃度1％)放入容器中，將該容器再置于干燥器內(nèi)，用水泵對該干燥器減壓(-50cm水柱)，保持這一狀態(tài)一定時(shí)間(1-2分鐘)，該無紡布內(nèi)充分吸入該提取膠原的鹽酸溶液后，從干燥器中取出該無紡布并風(fēng)干。對被風(fēng)干的無紡布按與實(shí)施例1同樣的條件進(jìn)行冷凍→保持→冷凍干燥→熱脫水交聯(lián)處理等各項(xiàng)操作。接著對提取膠原的鹽酸溶液(膠原濃度1％)浸漬與風(fēng)干反復(fù)2次，在其當(dāng)中填充了纖維化膠原的無紡布的表面上形成了無定型的膠原溶液層。之后，再在該無定型膠原溶液層的表面使其形成明膠凝膠層(用20％明膠水溶液浸漬、風(fēng)干操作2次)。之后，用與實(shí)施例1同樣的條件進(jìn)行熱脫水交聯(lián)得到本發(fā)明的膠原材料。
實(shí)施例9除做為聚乙二醇酸的無紡布采用4plies(厚度0.55mm，空隙率75.1％)，及對充分吸入提取膠原的鹽酸溶液的無紡布未進(jìn)行冷凍→保持→冷凍干燥→熱脫水交聯(lián)等一系列操作以外，與實(shí)施例8同樣地獲得本發(fā)明的膠原材料。還有由于在預(yù)備試驗(yàn)中已確認(rèn)可獲得一定強(qiáng)度，因而與實(shí)施例8一樣，未進(jìn)行更為詳細(xì)的強(qiáng)度試驗(yàn)。
本發(fā)明的膠原材料，在保持其原有的生物化學(xué)特性的同時(shí)，由于具備可進(jìn)行縫合的物性，因此，可能做為各種醫(yī)用材料而得到廣泛應(yīng)用。此外，本發(fā)明的醫(yī)用代用膜不存在倫理問題，可穩(wěn)定供給，因而可做為填補(bǔ)生物體膜缺損部分的材料或防粘連材料。還有，縫合后可存留到生物膜再生為止，顯示出防粘連效果。另一方面，由于緩慢被分解吸收，因而在生物體中長時(shí)間存留也不會引起炎癥，可安全地使用。
權(quán)利要求
1.一種膠原材料，是在從聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物，或聚乙二醇酸與聚乳酸的混合物一組中選出的物質(zhì)的無紡布狀基體中填充既具有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠原材料，所述的在基體中填充的、既具有生物體相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)，是所述的導(dǎo)入基體中的提取膠原鹽酸溶液風(fēng)干后的無定型膠原、或含有由該提取膠原鹽酸溶液通過冷凍及冷凍干燥操作使其纖維化的、膠原微細(xì)纖維的膠原纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠原材料，所述的膠原纖維由直徑為20-50μm的膠原板狀纖維無規(guī)纏繞而成；該板狀纖維系由版為5-8μm的纖維在同軸方向重疊而成；該纖維則是由其直徑為1-3μm的膠原細(xì)纖維束列縱橫不同地層積而成；該纖維則是由其直徑為1-3μm的膠原細(xì)纖維束列縱橫不同地層積而成；該細(xì)纖維是由直徑為30-70nm的膠原微細(xì)纖維集束而成；該微細(xì)纖維是由數(shù)個(gè)膠原分子構(gòu)成的其直徑為3-7nm的膠原超細(xì)纖維集束而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的膠原材料，在干燥狀態(tài)至少具有10N的一點(diǎn)支持張力及至少25N的抗拉強(qiáng)度；在濕潤狀態(tài)至少有5N的一點(diǎn)支持張力及至少15N的抗拉強(qiáng)度(厚為1mm的情況下)。
5.一種膠原材料的制造方法，至少按下述的順序與步驟進(jìn)行j.向從聚乙二醇酸、聚乳酸、乙二醇酸與乳酸的共聚物、聚二氧酮、乙二醇酸與環(huán)丙烷碳酸酯的共聚物或聚乙二醇酸與聚乳酸的混合物一組中選出的材料構(gòu)成的無紡布狀薄片或筒狀物的基體中導(dǎo)入提取的膠原鹽酸溶液，之后進(jìn)行風(fēng)干；1.該提取膠原的鹽酸溶液被導(dǎo)入、風(fēng)干所得的基質(zhì)的至少一個(gè)面上形成膠原溶液層；o.在該膠原溶液層上形成明膠溶液層，然后p.對該明膠溶液層形成物進(jìn)行指定時(shí)間的熱脫水交聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，分別在所述的步驟j與步驟1間加入下述的步驟k，在所述1與步驟o之間加入下記的步驟mk.將導(dǎo)入該提到膠原后的物質(zhì)驟然冷凍，在指定時(shí)間內(nèi)保持其形態(tài)，然后冷凍干燥；以及m1.將該膠原溶液層形成的物質(zhì)驟然冷凍，在指定時(shí)間內(nèi)保持其形態(tài)，然后冷凍干燥；然后m2.壓縮該被冷凍干燥的物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，在所述的步驟1與步驟o之間，或所述的步驟m2與步驟o之間，進(jìn)行下述的步驟nn.對該膠原溶液層的形成物或該被冷凍干燥物進(jìn)行指定時(shí)間的熱脫水交聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至6任一項(xiàng)所述的方法，在所述的步驟a與b中的提取膠原的鹽酸溶液中膠原濃度為2.0％以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至6任一所述的方法，所述的步驟o中明膠水溶液的明膠濃度為5-25％。
全文摘要
本發(fā)明涉及膠原在保持其固有的生物化學(xué)特性的同時(shí)，具有做為縫線的物理特性，并且在應(yīng)用到生物體一定時(shí)間后仍能保持其形狀的膠原材料，其制造方法；以提供基于該材料的醫(yī)用材料，例如人造神經(jīng)管、人造脊髓、人造食道、人造氣管、人造血管、人造瓣膜、替代腦硬膜等人造醫(yī)用代用膜、人造韌帶、人造腱、外科縫合線、外科用填補(bǔ)材料、外科用增強(qiáng)材料、創(chuàng)傷保護(hù)材料、人造皮膚及人造角膜等為目的。這種膠原材料的特征是，以膠原超細(xì)纖維為基元單位的膠原纖維無紡布狀多維結(jié)構(gòu)體的基體中，填充或夾層既有生物相容性又能在生物體內(nèi)被降解吸收的物質(zhì)。
文檔編號D04H1/64GK1440818SQ0310253
公開日2003年9月10日 申請日期2003年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月11日
發(fā)明者清水慶彥 申請人:清水慶彥, 達(dá)比古股份有限公司