一种生物复合补片及其制备方法和应用与流程

本发明属于医用材料，具体涉及一种生物复合补片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、软组织修复与重建，主要包括腹壁缺损、胸壁缺损、盆底肌松弛等是再生医学的一个重要课题。近年来随着材料学的迅猛发展，各种修补材料如腹壁疝补片、食道裂孔疝补片、盆底补片等已广泛应用到临床中。

2、修补片材料可分为两大类：一类为人工合成材料补片，以聚合物(polymer)为基础核心，采用的聚合体为聚丙烯、聚酯和聚四氟乙烯；另一类为生物补片，其以生物自然材料为基础，得到美国药品和食品监督管理局(fda)批准已经使用于临床的材料有人体真皮、猪的小肠黏膜下层、猪的真皮、胚胎牛的真皮等。

3、人工合成材料包括不可吸收材料，如聚丙烯、膨化聚四氟乙烯、聚酯等，也包括可吸收材料，如聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸、聚已内酯、聚乙烯醇等。其中聚丙烯补片由于成本较低，力学性能优良以及物化性能稳定，是目前最常用的腹壁缺损的修补材料。但合成材料的修复过程为在合成纤维的慢性炎症刺激下，宿主的炎症细胞、纤维母细胞及胶原增殖到网片中，形成类似疤痕纤维组织的复合体，会引发慢性疼痛、补片排出、肠粘连、肠梗阻甚至肠瘘等并发症。并且合成材料都是细菌的良好载体，细菌一旦粘附其上就会形成生物被膜而难以被机体免疫系统消灭，一旦发生严重的感染，必须进行二次手术将其移除。

4、生物补片一般是通过脱细胞脱脂等技术从自然生物组织中提取，可被理解为"细胞支架"，它根据再生医学原理、分子生物学原理及免疫学原理植入人体后，能起到很好的支架作用，填补受损部位的缺失组织，并在该材料的诱导下，人体自身修复功能能够在原来的位置逐渐生长出新的组织，替换生物材料，完成器官组织再生的过程。生物补片已被应用于腹股沟疝的修补手术中。然而由于其降解时间较短，一般2-4周开始发生降解，力学性能开始下降，3-6月完全降解，植入腹壁组织后很难长时间承受较高的腹张压，细胞长入后，支架会逐渐降解，因而复发率也较人工合成补片高许多。

5、为使植入组织-新生组织承受组织张力的过程平稳交递，研究者考虑引入不可降解成分或缓慢降解成分。cn102266585a公开了一种用于女性盆底的生物复合补片及其制备方法。该补片是在聚丙烯网片的表面包裹有膀胱脱细胞基质，并用可吸收缝合线进行缝合，将聚丙烯网片包裹在内。这种复合补片能够降低聚丙烯并发症，从而解决植入部位的炎症反应明显的问题。但这种补片仍然存在一定的问题：缝线捆扎的方式为点对点缝合，水合后未缝合的区域会形成空隙，产生浆液肿导致慢性疼痛。

6、cn102698318a公开了一种生物材料复合补片的制备方法。该补片是以人工合成材料作为基层，可吸收材料/生物材料作为附加层，用可吸收缝线进行缝合。这种补片依旧是聚丙烯材料朝向腹壁层，植入后缺损部位产生严重的炎症反应，巨噬细胞以m1型巨噬细胞浸润为主，形成类似疤痕纤维组织的复合体，生物材料的优势没有体现出来。

7、cn105664257a公开了一种修复区稳固的复合软组织修复材料。该补片是以合成材料或交联材料作为中央力学加强层，以非交联膜状脱细胞基质作为上下表层，完全包覆中央力学加强层，并用医用粘合剂粘合、缝合捆扎、真空层压中的一种或几种方式固定。这种补片综合了生物材料和合成材料的优点，但仍然存在一定问题：(1)对于疝补片来讲，需要具有与腹壁组织相适应的弹性。而粘合剂粘合是将被粘物表面中间填充粘合剂，待粘合剂固化后被粘物表面之间不产生相对运动，补片的弹性丧失。该种补片使用过程中可能存在腹壁顺应性较差，在缝合位点形成应力集中，患者易发生疼痛等并发症。该专利实施例中所使用的壳聚糖粘合剂还会引发炎症，严重时可造成感染，需二次手术取出补片。(2)技术实现要素：中提及的真空层压、线装订可以避免了补片脱散，但是实际难以有效避免该问题的出现。由于合成材料和生物材料为异质材料，真空层压的效果较差，由于合成网片表面有纤维单丝突起，层压后生物补片和合成网片之间存在间隙，水合后生物材料和合成材料之间极易发生移位和分层，不利于手术操作。线装订方式为点对点缝合，水合后未缝合区域会形成气泡空隙，可能会产生浆液肿导致慢性疼痛。

8、目前生物补片与合成网片的复合方法一般为物理结合方法，包括真空层压、缝线捆扎和医用粘合剂粘合。由于合成网片与生物补片是异质材料，真空层压效果较差，并且由于合成网片表面有纤维单丝突起，层压后生物补片和合成网片之间存在空隙，水合后极易发生移位，导致分层，通过腔镜进入人体内脱细胞基质无法很好展开，不利于手术操作。缝线捆扎方式为点对点缝合，水合后未缝合的区域会形成气泡空隙，可能产生浆液肿导致慢性疼痛。采用医用粘合剂的方法连接生物补片和合成网片，可能会使补片的弹性丧失，导致补片的腹壁顺应性较差，致使患者出现慢性疼痛；另一方面引入了新的材料——粘合剂，生物安全性、生物相容性需要重新评估。

9、因此，在本领域亟需开发一种既能够诱导细胞长入，又能够具有较好的力学强度，在植入后复合区域不会发生分离，减少迟发疼痛的具有综合优良性能的生物修补片。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物复合补片及其制备方法和应用，既能够诱导细胞长入，又能够具有较好的力学强度，在植入早期复合区域不会发生分离，有效减少迟发疼痛。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种生物复合补片，所述生物复合补片包括三层结构，所述三层结构分别为：膜状脱细胞基质i、脱细胞基质海绵复合层和膜状脱细胞基质ii；所述脱细胞基质海绵复合层中包裹有合成网片。

4、本发明采用脱细胞基质海绵包裹合成网片，先由最外层膜状脱细胞基质直接对机体组织进行修复，生物活性材料中的生长因子被释放，诱导成纤维细胞迁移和增殖、微血管长入，实现对缺损组织的再生修复。组织再生一段时间，膜状脱细胞基质和脱细胞基质海绵逐渐发生降解，平稳完成组织张力的传递，修复中后期，脱细胞基质完成重塑，联合不吸收永久性植入成分可以长时间维持组织的无张力修复，最终修复区达到与“钢筋-混凝土”类似的长期稳定结构效果。并且植入早期合成网片被完全包裹在内，不直接与机体接触，减少细菌定植引发感染。

5、优选地，所述生物复合补片的厚度为0.35-0.8mm，例如可以为0.4mm、0.5mm、0.7mm等。

6、优选地，所述合成网片的厚度为0.3-0.5mm，例如可以为0.35mm、0.4mm、0.45mm等，孔径为2-6mm，例如可以为3mm、4mm、5mm等，孔隙率为50-90％，例如可以为60％、70％、80％等。

7、优选地，所述合成网片包括不可吸收网片或部分可吸收网片中的任意一种。其中，不可吸收网片为轻质网片，克重≤35g/m2，例如可以为34g/m2、32g/m2、30g/m2、28g/m2、26g/m2、24g/m2、22g/m2、20g/m2、18g/m2、16g/m2、14g/m2、12g/m2等；部分可吸收网片降解后的克重，即部分可吸收网片中的不可吸收部分的克重为≤35g/m2，例如可以为34g/m2、32g/m2、30g/m2、28g/m2、26g/m2、24g/m2、22g/m2、20g/m2、18g/m2、16g/m2、14g/m2、12g/m2等。

8、优选的，不可吸收网片包括由聚酯单丝、聚丙烯单丝或聚偏氟乙烯单丝中一种或几种单丝编织而成。

9、优选的，部分可吸收网片中的不可吸收材料包括聚丙烯、聚酯或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合，可吸收材料包括聚-4-羟基丁酸、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚三亚甲基碳酸酯、乙交酯/丙交酯/聚三亚甲基碳酸酯或丝蛋白中的任意一种或至少两种的组合。

10、即部分可吸收网片由不可吸收材料和可吸收材料构成。

11、本发明所采用的合成网片需满足yy/t 1814-2022标准的力学性能描述：拉伸强度≥16n/cm、撕裂强度≥16n、缝合强度≥16n、顶破强度≥20kpa。

12、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

13、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的生物复合补片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

14、(1)将生物材料研磨成粉末与胃蛋白酶混合，进行酶解，得到预备液，将所述预备液与pbs溶液混合后调节ph，得到前驱体溶液；

15、(2)将所述前驱体溶液置于模具中温育，得到凝胶i，将合成网片置于凝胶i上，再倒入前驱体溶液温育形成凝胶ii，得到凝胶i-合成网片-凝胶ii三层结构；

16、(3)将所述凝胶i-合成网片-凝胶ii三层结构进行交联，冷冻干燥后得到脱细胞基质海绵复合层；

17、(4)将所述膜状脱细胞基质平铺于柔性基材上，然后放置所述脱细胞基质海绵复合层，再平铺膜状脱细胞基质，形成三层结构，将所述三层结构进行真空层压复合、干燥，得到所述生物复合补片。

18、优选地，所述生物材料源自于哺乳动物的空腔脏器粘膜下层、真皮、心包、腹膜、胸膜或羊膜中的任意一种。

19、优选地，所述酶解时生物材料粉末与胃蛋白酶的质量比为(8-12):1，例如可以为9:1、10:1、11:1等，优选为10:1。

20、优选地，所述酶解时酶解液中生物材料粉末的浓度为18-22mg/ml，例如可以为19mg/ml、20mg/ml、21mg/ml等。

21、优选地，所述调节ph采用naoh，调节至ph为7.2-7.4，例如可以为7.2、7.3、7.4等。

22、优选地，所述前驱体溶液中生物材料粉末的浓度为1-20mg/ml，例如可以为2mg/ml、5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml、18mg/ml等，优选为5-20mg/ml。

23、优选地，所述凝胶i、凝胶ii的质量与合成网片面积比各自独立地为5-20g/100cm2，例如可以为7g/100cm2、10g/100cm2、15g/100cm2、17g/100cm2、19g/100cm2等。

24、优选地，所述凝胶i-合成网片-凝胶ii中总凝胶质量与合成网片面积比为10-40g/100cm2，例如可以为15g/100cm2、20g/100cm2、27g/100cm2、35g/100cm2、40g/100cm2等。

25、优选地，所述脱细胞基质海绵复合层中脱细胞基质海绵的交联度为1-80％，例如可以为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％等，优选为10-48.3％。

26、若交联度较低，脱细胞基质海绵会率先降解，降解后外层生物层(即膜状脱细胞基质)和合成网片依旧存在空隙；若交联度太大，脱细胞基质海绵较硬，孔径变小，层压时无法紧密贴合合成网片，复合后会存在明显空隙，会影响层压的效果。交联度为10-48.3％的脱细胞基质海绵的降解时间能够得到有效延长，与最外层膜状脱细胞基质的降解时间相似。

27、优选地，所述真空层压的压力为-0.1～-0.092mpa，例如可以为-0.098mpa、-0.096mpa、-0.094mpa等。

28、真空层压是用来复合膜状脱细胞基质与包裹合成网片的脱细胞基质海绵。该压力范围能使复合后的补片水合后不易分离。若生物复合补片中没有脱细胞基质海绵则复合不好，原因如下：脱细胞基质膜层与合成网片复合效果不好主要是因为合成网片网孔没有物质填充，仅依靠真空层压使上下表层的脱细胞基质膜层复合，接触面积小，粘接力较小。而脱细胞基质海绵吸水后会变成较为柔软的胶状物体，能够填充合成网片的网孔内，包裹合成网片，与合成网片形成一体结构，同时脱细胞基质海绵复合层与膜状脱细胞基质两者具有更大的接触面积，粘合力更大，明显改善了膜状脱细胞基质与合成网片复合的效果。

29、优选地，所述交联包括物理交联或化学交联。

30、优选地，所述物理交联包括热交联、紫外交联或辐射交联中的任意一种。

31、优选地，所述化学交联包括edc/nhs交联(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺/n-羟基琥珀酰亚胺)。

32、优选采用edc/nhs交联，edc/nhs交联本身不成为实际交联产物的一部分，而是形成可溶于水的脲衍生物，可通过冲洗去除，避免引入有毒物质，并且具有反应条件较为温和，反应产物稳定等优点。

33、优选地，所述edc/nhs交联包括如下步骤：将edc和nhs按照摩尔比2:1制备交联液，交联液中edc的浓度为30-70mm，将所述凝胶i-合成网片-凝胶ii三层结构浸泡于交联液中3-18h，取出洗净交联液，冷冻干燥，得到脱细胞基质海绵复合层。

34、按照上述步骤参数控制edc/nhs交联，可以使脱细胞基质海绵的交联度在10-48.3％范围内，从而使脱细胞基质海绵满足相应的需求。

35、步骤(4)中，需要将膜状脱细胞基质平铺于一块柔性基材上，便于使生物材料与合成网片紧密结合，网孔周围不会出现明显空隙。所述柔性基材是指柔软、透气、遇水不产生变形、不掉屑的纺织材料，并且能够满足在洁净室使用的要求，如无尘布。

36、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

37、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的生物复合补片在制备用于治疗疝缺损部位或降低疤痕形成的材料中的应用。

38、本发明提供的生物复合补片可以替代现有技术中的合成网片，合成网片可用应用的方面，生物复合补片都可以用，例如腹壁疝补片、食道裂孔疝补片、盆底补片等。

39、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

40、1、本发明采用脱细胞基质海绵包裹合成网片，先由最外层膜状脱细胞基质直接对机体组织进行修复，生物活性材料中的生长因子被释放，诱导成纤维细胞迁移和增殖、微血管长入，实现对缺损组织的再生修复。组织再生一段时间，膜状脱细胞基质和脱细胞基质海绵逐渐发生降解，平稳完成组织张力的传递，修复中后期，脱细胞基质完成重塑，联合不吸收永久性植入成分可以长时间维持组织的无张力修复，最终修复区达到与“钢筋-混凝土”类似的长期稳定结构效果。并且植入早期合成网片被完全包裹在内，不直接与机体接触，减少细菌定植引发感染。

41、2、本发明的脱细胞基质海绵经过轻度交联处理，其降解时间得到有效延长，与最外层的膜状脱细胞基质降解时间相似，最大程度上避免了使用过程中各层间空隙的产生。

42、3、本发明的脱细胞基质凝胶通过冷冻干燥处理形成海绵后再进行真空层压，避免了凝胶在真空层压过程中出现破裂、分布不均匀的现象，避免脱细胞基质和合成网片之间形成空隙，从而避免产生浆液肿等并发症。

43、4、与现有技术来说，本发明生物复合补片中脱细胞基质海绵的引入显著改善了脱细胞基质和合成网片的复合效果，合成网片纤维单丝旁没有肉眼可见的孔隙，水合后不会发生分层的现象。