CN119082898A - 一种可吸收组织加强材料以及提高其降解性能的纺丝工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及加强组织技术领域，提供了一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，包括以下步骤：S1：熔融纺丝：聚合物通过熔融纺丝得到聚合物初生纤维；S2：牵伸定型：将聚合物初生纤维进行牵伸与定型，定型温度为70‑120℃；S3：后处理：将S2步骤得到纤维置于惰性气体气氛中，在110‑170℃下进行热处理，处理时间为4‑6h。基于此，可优化可吸收组织加强材料降解速率与力学性能之间的平衡。此外，还提供了一种可吸收组织加强材料。
Description
技术领域
本申请涉及加强组织的领域，尤其是涉及一种可吸收组织加强材料以及提高其降解性能的纺丝工艺。
背景技术
聚乙醇酸(PGA)，作为一种革命性的生物材料，以其卓越的完全生物降解性和环境友好性在众多领域中脱颖而出。其独特的降解特性——在人体或自然环境中能够在1至3个月内完全分解为无毒、无害的二氧化碳和水，不仅符合当前全球对绿色、可持续发展材料的需求，也使其在医疗领域的应用尤为引人注目。
在医学领域，PGA因其良好的生物相容性和可吸收性，被广泛应用于制造医用可吸收缝线、药物缓释载体以及组织隔离膜等关键医疗产品。特别是作为可吸收性组织加强材料，PGA展现出了巨大的潜力。这类材料旨在通过物理性加强作用，辅助组织和器官在缺损或受损后的修复过程，促进愈合，减少术后并发症，广泛应用于胸心外科、肝胆外科、肠胃外科等高难度手术之中。
然而，可吸收性组织加强材料在实际应用中面临着一项重要挑战：即如何在材料被植入体内后，确保其在一段时间内维持足够的强度保持率，以有效支撑组织修复直至愈合完成。若材料的强度保持率下降过快，可能会出现在组织尚未完全愈合之前，材料已失去足够的支撑强度，从而导致吻合口渗漏等严重并发症，影响手术效果和患者安全。
因此，为了确保可吸收组织加强材料的安全性和有效性，优化其降解速率与力学性能之间的平衡，使材料在植入体内后能够在预期的时间内逐渐降解，同时保持足够的强度以支持组织的修复过程，直至自然愈合完成，本申请研究一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺。
发明内容
为了能够优化可吸收组织加强材料降解速率与力学性能之间的平衡，确保可吸收组织加强材料的安全性和有效性。
一方面，本申请提供的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，采用如下的技术方案：
一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，包括以下步骤：
S1：熔融纺丝：聚合物通过熔融纺丝得到聚合物初生纤维；
S2：牵伸定型：将聚合物初生纤维进行牵伸与定型，定型温度为70-120℃；
S3：后处理：将S2步骤得到纤维置于惰性气体气氛中，在110-170℃下进行热处理，处理时间为4-6h。
通过采用上述技术方案，通过熔融纺丝形成聚合物初生纤维，在70-120℃的温度范围内进行定型处理，使纤维的微结构得以稳定，提高纤维的取向度和结晶度，从而改善纤维的物理和机械性能，再通过高温加热一段时间后，纤维中大分子链段的运动能力增强，有利于大分子链段排入晶格，使得晶粒尺寸增加，同时样品的结晶度增大，使得降解过程减缓，从而提高了纤维的降解性能，以至于能够优化纤维降解速率与力学性能之间的平衡，确保可吸收组织加强材料的安全性和有效性。
可选的，S1熔融纺丝包括以下具体步骤：聚合物通过在螺杆挤出机内加热熔融得到纺丝熔体，纺丝熔体经过纺丝箱，从喷丝板挤出，在水浴中固化形成聚合物初生纤维。
可选的，S1步骤中，熔融温度为245℃，纺丝速率为30m/min。
可选的，S1步骤中，喷丝板孔径为1mm，长径比为4:1。
可选的，S2步骤中，牵伸倍数为4.25倍。
可选的，将S1步骤中得到的初生纤维卷绕成卷。
可选的，卷绕速率为200m/min。
另一方面，本申请提供的一种可吸收组织加强材料，采用如下的技术方案：
一种可吸收组织加强材料，通过上述的提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺制得。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过熔融纺丝形成聚合物初生纤维，在70-120℃的温度范围内进行定型处理，使纤维的微结构得以稳定，提高纤维的取向度和结晶度，从而改善纤维的物理和机械性能，再通过高温加热一段时间后，纤维中大分子链段的运动能力增强，有利于大分子链段排入晶格，使得晶粒尺寸增加，同时样品的结晶度增大，使得降解过程减缓，从而提高了纤维的降解性能，以至于能够优化纤维降解速率与力学性能之间的平衡，确保可吸收组织加强材料的安全性和有效性；
2.通过牵伸倍数的设置，能够保证纤维的均匀性；
3.纺丝速率的设置能够使得保证纤维的均匀性与质量。
具体实施方式
实施例1：
一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，包括以下步骤：
S1：熔融纺丝：聚合物通过熔融纺丝得到聚合物初生纤维。熔融纺丝包括以下具体步骤：聚合物通过在螺杆挤出机内加热熔融得到纺丝熔体，纺丝熔体经过纺丝箱，从喷丝板挤出，在水浴中固化形成聚合物初生纤维，将S1喷丝板挤出的纤维卷绕成卷；其中，熔融温度为245℃，纺丝速率为30m/min，喷丝板孔径为1mm，长径比为4:1，喷丝孔为四个，并将得到的初生纤维卷绕成卷，卷绕速率为200m/min。
S2：牵伸定型：将聚合物初生纤维进行牵伸与定型，定型温度为70℃；其中，牵伸倍数为4.25倍。
S3：后处理：将S2步骤得到纤维置于氮气气氛中，在110℃下进行热处理，处理时间为4h。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：S3步骤中处理时间为5h。
本实施例与实施例1除不同之处外，其它均与实施例1相同。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：S3步骤中处理时间为6h。
本实施例与实施例1除不同之处外，其它均与实施例1相同。
实施例4：
本实施例与实施例1的不同之处在于：S3步骤中处理温度为130℃。
本实施例与实施例1除不同之处外，其它均与实施例1相同。
实施例5：
本实施例与实施例4的不同之处在于：S3步骤中处理时间为5h。
本实施例与实施例4除不同之处外，其它均与实施例4相同。
实施例6：
本实施例与实施例4的不同之处在于：S3步骤中处理时间为6h。
本实施例与实施例4除不同之处外，其它均与实施例4相同。
实施例7：
本实施例与实施例1的不同之处在于：S3步骤中处理温度为170℃。本实施例与实施例1除不同之处外，其它均与实施例1相同。
实施例8：
本实施例与实施例7的不同之处在于：S3步骤中处理时间为6h。
本实施例与实施例7除不同之处外，其它均与实施例7相同。
实施例9：
本实施例与实施例3的不同之处在于：S2步骤中定型温度为80℃。本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
实施例10：
本实施例与实施例9的不同之处在于：S2步骤中定型温度为90℃。本实施例与实施例9除不同之处外，其它均与实施例9相同。
实施例11：
本实施例与实施例9的不同之处在于：S2步骤中定型温度为100℃。本实施例与实施例9除不同之处外，其它均与实施例9相同。
实施例12：
本实施例与实施例1的不同之处在于：S2步骤中定型温度为120℃。本实施例与实施例1除不同之处外，其它均与实施例1相同。
实施例13：
本实施例与实施例12的不同之处在于：S3步骤中处理时间为6h。
本实施例与实施例12除不同之处外，其它均与实施例12相同。
实施例14：
本实施例与实施例13的不同之处在于：S3步骤中处理温度为130℃。本实施例与实施例13除不同之处外，其它均与实施例13相同。
实施例15：
本实施例与实施例12的不同之处在于：S3步骤中处理温度为150℃。本实施例与实施例12除不同之处外，其它均与实施例12相同。
实施例16：
本实施例与实施例15的不同之处在于：S3步骤中处理时间为6h。
本实施例与实施例15除不同之处外，其它均与实施例15相同。
实施例17：
本实施例与实施例12的不同之处在于：S3步骤中处理温度为170℃。本实施例与实施例12除不同之处外，其它均与实施例12相同。
实施例18：
本实施例与实施例17的不同之处在于：S3步骤中处理时间为6h。
本实施例与实施例17除不同之处外，其它均与实施例17相同。
对比例1：
本对比例1与实施例1的不同之处在于：不进行后处理过程。
本对比例与实施例1除不同之处外，其它均与实施例1相同。
对比例2：
本对比例与实施例10的不同之处在于：不进行后处理过程。
本实施例与实施例10除不同之处外，其它均与实施例10相同。
对比例3：
本对比例与实施例12的不同之处在于：不进行后处理过程。
本实施例与实施例12除不同之处外，其它均与实施例12相同。
对比例4：
本对比例与实施例3的不同之处在于：S2步骤中定型温度为60℃。本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
对比例5：
本对比例与实施例3的不同之处在于：S2步骤中定型温度为130℃。本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
对比例6：
本对比例与实施例3的不同之处在于：S3步骤中处理时间为7h。本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
对比例7：
本对比例与实施例3的不同之处在于：S3步骤中处理时间为3h。本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
对比例8：
本对比例与实施例3的不同之处在于：S3步骤中处理温度为180℃。本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
对比例9：
本对比例与实施例3的不同之处在于：S3步骤中处理温度为100℃。
本实施例与实施例3除不同之处外，其它均与实施例3相同。
性能测试：
强度保持率测定：参照YY 1116-2020可吸收性外科缝线附录2
具体的，将长度为17cm的样品分别放入装有PBS缓冲液的烧杯中，后放置于37℃的水浴锅中，进行14天降解试验，试验过程中及时更换缓冲液。
根据强度保持率测定方式对实施例1-18以及对比例1-9得到的样品进行测试，得到的结果如下表1：
表1：
从表1可以得知，实施例1-18的初始强度都大于4，强度保持率都在43％以上，实施例3达到强度5.7，以及最高强度保持率62％，虽然实施例13中强度达到了6，但保持率只有47％，因此在实施例3的条件下，可吸收组织加强材料达到最优的降解速率与力学性能直接的平衡。
对比例1-3不进行后处理，与实施例1、实施例10以及实施例12相比，虽然初始强度较高，但是强度保持率却只有30％-35％，远低于实施例的55％左右，因此进行后处理有利于优化纤维降解速率与力学性能之间的平衡，使材料在植入体内后能够在预期的时间内逐渐降解，同时保持足够的强度以支持组织的修复过程，直至自然愈合完成，确保可吸收组织加强材料的安全性和有效性。
对比例4-9的S2中的定型温度、S3中的处理温度与处理时间的改变对初始强度、以及强度保持率都会造成影响，因此在本实施例范围外(本实施例定型温度范围是：70-120℃；后处理温度温度范围是：110-170℃；后处理时间范围是：4-6h)，强度保持率以及初始强度均较低，强度保持率在40％，初始强度在3.5左右，与本实施例的范围相比，相差较远。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1：熔融纺丝：聚合物通过熔融纺丝得到聚合物初生纤维；
S2：牵伸定型：将聚合物初生纤维进行牵伸与定型，定型温度为70-120℃；
S3：后处理：将S2步骤得到纤维置于惰性气体气氛中，在110-170℃下进行热处理，处理时间为4-6h。
2.根据权利要求1所述的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：S1熔融纺丝包括以下具体步骤：聚合物通过在螺杆挤出机内加热熔融得到纺丝熔体，纺丝熔体经过纺丝箱，从喷丝板挤出，在水浴中固化形成聚合物初生纤维。
3.根据权利要求2所述的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：S1步骤中，熔融温度为245℃，纺丝速率为30m/min。
4.根据权利要求2所述的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：S1步骤中，喷丝板孔径为1mm，长径比为4:1。
5.根据权利要求1所述的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：S2步骤中，牵伸倍数为4.25倍。
6.根据权利要求1或2所述的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：将S1步骤中得到的初生纤维卷绕成卷。
7.根据权利要求1所述的一种提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺，其特征在于：卷绕速率为200m/min。
8.根据权利要求1所述的一种可吸收组织加强材料，其特征在于：通过如权利要求1-7任一所述的提高可吸收组织加强材料降解性能的纺丝工艺制得。
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