生物医用纺织品的发展现状及前沿趋势
发布时间：2021-08-20 08:33
生物医用纺织材料近年来发展迅速,其在对人体病损组织或器官进行修复、更换、替代或增进功能方面展现出了其他类材料无法企及的结构优势。文章以人工血管、疝修补片、手术缝合线、输尿管支架管、人工肾、防护服等典型的纺织基医疗器械为例,说明了生物医用纺织品材料的基本特征及其研发的特殊性,并针对临床对于生物医用纺织品的需求、国内外生物医用纺织品的产业现状及前沿趋势进行了简要的分析总结,以期为加速推进我国生物医用纺织品的理论探索、产品研发、标准化体系建立提供一定的理论参考。
【文章来源】：纺织导报. 2020,(09)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
生物医用纺织品分类
近20年来，心血管疾病已成为全球的头号死因。据统计，全世界每年死于心血管疾病的人数高达1 500万人，占全球死亡总数的20%～30%，全球血管植入生物医用材料产业迅速发展，产业规模不断提高。1952年，VOORHEES等首次成功制造了通透性维纶人工血管。现今的血管替代用品已取得了长足进步，可将PET、膨体聚四氟乙烯（e-PTFE）、PU等材质通过针织、机织、编织和非织造等方式加工成人工血管，并应用于临床，如表2所示。人工血管按治疗病变血管组织的手术方式不同可分为替换型和腔内隔绝型（图2）。使用替换型人工血管需将病变的血管切除，换上人工血管达到治疗血管疾病的目的；腔内隔绝型人工血管是由金属支架和织物覆膜构成的复合体，使用该类血管时，术中无需切除病变血管，只需采用将病变段的血管隔绝于正常循环血流之外的微创术式。人工血管按照材料分类主要可以分为自体、合成和生物激发型血管，在自体移植物供体不足的情况下，合成血管是移植物的主流选择。e-PTFE人工血管具有优异的组织相容性、抗凝血性和抗血液渗透性，但内皮细胞会在其内表面过度增殖，直接导致血管内壁变小影响通畅率。蚕丝人工血管易于缝合，具有优异的组织相容性，但其弹性和顺应性欠佳。最早被广泛使用的人工血管材料是PET，优异的可缝合性、化学稳定性和力学性能使其在大、中口径人工血管（Ф>6 mm）的应用上有着明显优势。然而，小口径人工血管（Ф<4mm）移植环境血压低、血流速度较慢，易形成血栓或内膜异常增生，移植后远期通畅率低。为避免或减轻人工血管移植后可能出现的问题，近年来的研究主要从两方面入手。一是改善人工血管的顺应性，使其与自体血管相匹配，二是加速血管内皮化，使得内膜增生和血栓形成的概率降低。东华大学团队应用系列原创技术着手解决顺应性问题，基于无缝管道多元纺织微成型装备、均质梯度管壁成型技术、变直径管状织物制备技术、自波纹化管壁的设计与成型技术、纬编微成型技术结合冻干技术制备无缝一体化技术增加了人工血管的结构可设计性、延伸性和挠曲性，进而提高了顺应性。此外，赵学谦从原料入手采用与目前使用最为普遍的PET同族的聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）作为织制机织血管的纤维材料，利用PTT长丝较低的拉伸模量和良好的弹性回复性来提高机织血管顺应性。吴雨芬等以编织物为增强体，与水凝胶共同形成刚柔并济的人工血管材料，顺应性有效提升。另一方面，为了解决小口径人工血管的远期通畅率低的问题，很多学者提出了针对血管材料，减少血栓形成和促进血管内皮化的方法。LI等利用共价交联-离子吸附联合法肝素化技术改性PCL人工血管内表面材料（图3），并探究了人工血管内表面与血液、血管细胞的作用关系，从而达到促进内皮化进程的目的。武汉杨森生物技术有限公司以电纺技术制备了孔隙率为65%～70%的人工血管内膜（商标：PuVaso），与预先点涂抗凝血涂层的PU基材复合形成3层仿生结构人造血管，该人造血管有助于血管内皮细胞的黏附与生长，以抑制非特异性蛋白的吸附，该产品已正式进入临床验证阶段。中科院DU团队设计并构建了一系列具有不同弹性片段和细胞黏附片段比例的纳米纤维复合支架作为内膜，在纳米纤维复合支架引导下，血管内皮重塑可得到更为有效的促进，改善了血管的3D内皮化。
如图7所示，东华大学团队基于纳米纤维高比表面积、表面可修饰性强、孔道结构连通性好等结构优势设计了多种可用于致病因子裸眼监测的高灵敏试剂盒，无需仪器辅助即可保护大众在日常生活中免于被重金属离子、抗生素药物残留、VOCs气体等致病因素的入侵。传统敷料存在可能给病人带来不必要的换药痛苦和伤口感染的可能。长春应用化学研究所的SUN等则将诊断功能融合到绷带的设计中，当它贴到伤口上时，检测到细菌感染，绷带就会变成黄色，同时释放出内置的抗生素来治疗感染的伤口，提供了一种更加温和的解决方案。2.4 保健和防护用纺织品
【参考文献】：
期刊论文
[1]防护口罩用非织造滤料的制备技术与研究现状[J]. 张星,刘金鑫,张海峰,王玉晓,靳向煜. 纺织学报. 2020(03)
[2]聚乙烯醇/聚丙烯酰胺水凝胶基小口径人工血管材料[J]. 吴雨芬,邢美毅,王璐,关国平. 东华大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]抗菌敷料及载药形式的最新研究与应用进展[J]. 郭慧文,高晶,赵新哲,赵居阳,王璐. 材料科学与工程学报. 2019(05)
[4]原位开窗用覆膜支架织物覆膜的设计与性能研究[J]. 王韶霞,林婧,劳继红,王璐. 中国生物医学工程学报. 2019(05)
[5]生物医用材料发展现状与趋势展望[J]. 周淑千. 新材料产业. 2019(07)
[6]医用纺织品的应用及发展趋势研究[J]. 王佳莹,胡玲燕. 天津纺织科技. 2019(02)
[7]敷料用介孔硅基盐酸环丙沙星缓释颗粒的制备及性能[J]. 徐瑞芳,谢晓静,高晶,王璐. 东华大学学报(自然科学版). 2019(02)
[8]层层组装法改善丝素人工血管材料生物相容性[J]. 余劭婷,吴雨芬,于成龙,李超婧,关国平,王璐. 东华大学学报(自然科学版). 2019(01)
[9]涤纶经编小口径人工血管的制备工序对其生物相容性的影响[J]. 胡星友,毛迎,关国平,王璐. 产业用纺织品. 2018(05)
[10]聚己内酯/胶原/丝素复合微纳米纤维膜的制备[J]. 乔玉洁,傅恭博,何中媛,张青红,鄢和新,王宏志. 合成纤维. 2017(04)
硕士论文
[1]机织血管径向顺应性的改善[D]. 赵学谦.东华大学 2011
本文编号：3353176
【文章来源】：纺织导报. 2020,(09)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
生物医用纺织品分类
近20年来，心血管疾病已成为全球的头号死因。据统计，全世界每年死于心血管疾病的人数高达1 500万人，占全球死亡总数的20%～30%，全球血管植入生物医用材料产业迅速发展，产业规模不断提高。1952年，VOORHEES等首次成功制造了通透性维纶人工血管。现今的血管替代用品已取得了长足进步，可将PET、膨体聚四氟乙烯（e-PTFE）、PU等材质通过针织、机织、编织和非织造等方式加工成人工血管，并应用于临床，如表2所示。人工血管按治疗病变血管组织的手术方式不同可分为替换型和腔内隔绝型（图2）。使用替换型人工血管需将病变的血管切除，换上人工血管达到治疗血管疾病的目的；腔内隔绝型人工血管是由金属支架和织物覆膜构成的复合体，使用该类血管时，术中无需切除病变血管，只需采用将病变段的血管隔绝于正常循环血流之外的微创术式。人工血管按照材料分类主要可以分为自体、合成和生物激发型血管，在自体移植物供体不足的情况下，合成血管是移植物的主流选择。e-PTFE人工血管具有优异的组织相容性、抗凝血性和抗血液渗透性，但内皮细胞会在其内表面过度增殖，直接导致血管内壁变小影响通畅率。蚕丝人工血管易于缝合，具有优异的组织相容性，但其弹性和顺应性欠佳。最早被广泛使用的人工血管材料是PET，优异的可缝合性、化学稳定性和力学性能使其在大、中口径人工血管（Ф>6 mm）的应用上有着明显优势。然而，小口径人工血管（Ф<4mm）移植环境血压低、血流速度较慢，易形成血栓或内膜异常增生，移植后远期通畅率低。为避免或减轻人工血管移植后可能出现的问题，近年来的研究主要从两方面入手。一是改善人工血管的顺应性，使其与自体血管相匹配，二是加速血管内皮化，使得内膜增生和血栓形成的概率降低。东华大学团队应用系列原创技术着手解决顺应性问题，基于无缝管道多元纺织微成型装备、均质梯度管壁成型技术、变直径管状织物制备技术、自波纹化管壁的设计与成型技术、纬编微成型技术结合冻干技术制备无缝一体化技术增加了人工血管的结构可设计性、延伸性和挠曲性，进而提高了顺应性。此外，赵学谦从原料入手采用与目前使用最为普遍的PET同族的聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）作为织制机织血管的纤维材料，利用PTT长丝较低的拉伸模量和良好的弹性回复性来提高机织血管顺应性。吴雨芬等以编织物为增强体，与水凝胶共同形成刚柔并济的人工血管材料，顺应性有效提升。另一方面，为了解决小口径人工血管的远期通畅率低的问题，很多学者提出了针对血管材料，减少血栓形成和促进血管内皮化的方法。LI等利用共价交联-离子吸附联合法肝素化技术改性PCL人工血管内表面材料（图3），并探究了人工血管内表面与血液、血管细胞的作用关系，从而达到促进内皮化进程的目的。武汉杨森生物技术有限公司以电纺技术制备了孔隙率为65%～70%的人工血管内膜（商标：PuVaso），与预先点涂抗凝血涂层的PU基材复合形成3层仿生结构人造血管，该人造血管有助于血管内皮细胞的黏附与生长，以抑制非特异性蛋白的吸附，该产品已正式进入临床验证阶段。中科院DU团队设计并构建了一系列具有不同弹性片段和细胞黏附片段比例的纳米纤维复合支架作为内膜，在纳米纤维复合支架引导下，血管内皮重塑可得到更为有效的促进，改善了血管的3D内皮化。
如图7所示，东华大学团队基于纳米纤维高比表面积、表面可修饰性强、孔道结构连通性好等结构优势设计了多种可用于致病因子裸眼监测的高灵敏试剂盒，无需仪器辅助即可保护大众在日常生活中免于被重金属离子、抗生素药物残留、VOCs气体等致病因素的入侵。传统敷料存在可能给病人带来不必要的换药痛苦和伤口感染的可能。长春应用化学研究所的SUN等则将诊断功能融合到绷带的设计中，当它贴到伤口上时，检测到细菌感染，绷带就会变成黄色，同时释放出内置的抗生素来治疗感染的伤口，提供了一种更加温和的解决方案。2.4 保健和防护用纺织品
【参考文献】：
期刊论文
[1]防护口罩用非织造滤料的制备技术与研究现状[J]. 张星,刘金鑫,张海峰,王玉晓,靳向煜. 纺织学报. 2020(03)
[2]聚乙烯醇/聚丙烯酰胺水凝胶基小口径人工血管材料[J]. 吴雨芬,邢美毅,王璐,关国平. 东华大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]抗菌敷料及载药形式的最新研究与应用进展[J]. 郭慧文,高晶,赵新哲,赵居阳,王璐. 材料科学与工程学报. 2019(05)
[4]原位开窗用覆膜支架织物覆膜的设计与性能研究[J]. 王韶霞,林婧,劳继红,王璐. 中国生物医学工程学报. 2019(05)
[5]生物医用材料发展现状与趋势展望[J]. 周淑千. 新材料产业. 2019(07)
[6]医用纺织品的应用及发展趋势研究[J]. 王佳莹,胡玲燕. 天津纺织科技. 2019(02)
[7]敷料用介孔硅基盐酸环丙沙星缓释颗粒的制备及性能[J]. 徐瑞芳,谢晓静,高晶,王璐. 东华大学学报(自然科学版). 2019(02)
[8]层层组装法改善丝素人工血管材料生物相容性[J]. 余劭婷,吴雨芬,于成龙,李超婧,关国平,王璐. 东华大学学报(自然科学版). 2019(01)
[9]涤纶经编小口径人工血管的制备工序对其生物相容性的影响[J]. 胡星友,毛迎,关国平,王璐. 产业用纺织品. 2018(05)
[10]聚己内酯/胶原/丝素复合微纳米纤维膜的制备[J]. 乔玉洁,傅恭博,何中媛,张青红,鄢和新,王宏志. 合成纤维. 2017(04)
硕士论文
[1]机织血管径向顺应性的改善[D]. 赵学谦.东华大学 2011
本文编号：3353176
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