生物醫(yī)用紡織品翻譯

1、生物醫(yī)用紡織品醫(yī)用紡材1101 110410127 于成龍第一部分醫(yī)用纖維和生物紡織醫(yī)用紡織這個詞語定義包含了醫(yī)用產(chǎn)品與涵蓋了傷口繃帶織物，組織工程支架和血管移植物高科技產(chǎn)品的醫(yī)用設(shè)備。 紡織物在醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用還得追溯到古 埃及和印第安人，受傷后他們利用紡織物作為繃帶來覆蓋和縫合傷口。在過去的幾十年里，伴隨著新型和創(chuàng)新型的纖維，織物和治療方式的出現(xiàn)，纖維和紡織物 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也呈現(xiàn)戲劇化的增長。生產(chǎn)加工技術(shù)，纖維技術(shù)和組裝技術(shù)的 發(fā)展帶來了無數(shù)產(chǎn)品和治療方法的新概念，這些有的還處于發(fā)展階段，有的已經(jīng)進(jìn)入了臨床治療階段。在這章，纖維和紡織織物技術(shù)和它們在新舊領(lǐng)域的應(yīng)用會 一起呈獻(xiàn)出來。為了可

2、以總覽與紡織物在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)，傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)的纖維和織物結(jié)構(gòu)，加工問題和織物測試內(nèi)容也會包含在內(nèi)。表1列舉了紡織 物在醫(yī)用領(lǐng)域非常普遍的應(yīng)用。，從這張表可以看出，產(chǎn)品涵蓋了最簡單的繃帶 到最復(fù)雜的像人造血管和組織工程支架等紡織類產(chǎn)品。TABLE I Tcau 拈 SniKrnTe wi ApplicaJuns （Ko, liWKM義叫illcWkmliah* a.brK lirmlureAverinKIkhdilIchMCcdindMulunteMfliM意-明喟Lm酎麗加卜wMsSmhVmh-* 必 v tnTwitaiiUacnon I SbDikcuu T55Lgm 751tHA

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4、rherwwel kMaim；_Wdv:r ops Klmn/kF&i1.1 醫(yī)用纖維所有的纖維基醫(yī)用設(shè)備都是由單絲， 復(fù)絲和由合成高分子，天然高分子，基 因工程聚合產(chǎn)物形成的短纖組成的。當(dāng)為特定的產(chǎn)品選擇合適的纖維結(jié)構(gòu)和聚合 物時，一定要考慮產(chǎn)品的設(shè)計需要和纖維的使用方式。例如，膠原質(zhì)基可植入止血繃帶的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括松散的粉末（苯胺），非織造的墊子和針織的膠原質(zhì)纖維 織物（surgicel止血紗布）。除此之外，其他材料也可以達(dá)到相同的目的（止血 紗布，止血劑由再生纖維素針織而成）。纖維也可由不可吸收的合成高聚物如 PET、PE、PTFE,或是可吸收的合成高分子如 PLA、PGA、天然材

5、料如膠原質(zhì)、 聚多糖、海藻酸鹽也被應(yīng)用于制造醫(yī)用設(shè)備。最近報道，仿生聚合物也被實驗合 成。通過基因工程，改變彈性蛋白，膠原質(zhì)和蜘蛛絲蛋白的縮氨酸數(shù)量和序列， 利用質(zhì)粒和帶菌體在酵母和埃希式大腸桿菌中表達(dá)出來。棉仍然廣泛應(yīng)用在繃帶，棉球紗布，手術(shù)用蓋布，手術(shù)服。在近來的慣例中， 棉許多應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)被涂層的無紡一次性(可隨意處理)織物代替，尤其是一些 不可吸收性起決定性作用的應(yīng)用領(lǐng)域。很有必要強(qiáng)調(diào)，目前在醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用的人造聚合物都是從非醫(yī)用領(lǐng)域的商用 聚合物發(fā)展而來的，所以聚合物中經(jīng)常會有一些添加物如染料， 消光劑，穩(wěn)定劑， 抗氧化劑和抗靜電劑成分。這里的一些化學(xué)物質(zhì)可能是醫(yī)用領(lǐng)域不希望存在的，

6、所以應(yīng)用前需要除去。舉例驗證這點，PET通常稱為滌綸，目前是大部分大口徑 紡織基血管支架管選用的材料，過去通常為服用。它在應(yīng)用于植入材之前需要經(jīng) 過一個非常復(fù)雜的清洗過程。與這相關(guān)的其他閱讀材料可以在Goswami etal.(1997)找到。1.1.1 合成纖維在過去的25年間，各種各樣的合成纖維已經(jīng)應(yīng)用制造醫(yī)用設(shè)備。從 20 世紀(jì)50年代起，許多材料被評估以應(yīng)用在血管支架管，如維榮，PVC,聚丙烯酸，PVA,尼龍，PTFE, PET等，如今，只有PTFE和PET由于性質(zhì)呈惰性， 柔軟，有回彈性，持久耐用，不易生物降解而仍然應(yīng)用在血管支架管領(lǐng)域。它們 可以長時間體內(nèi)使用，而其他材料則沒有證實

7、可以在應(yīng)用于植入材可以持久耐 用。表2展示了一部分合成聚合物纖維，它們的制造方法和它們在醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng) 用領(lǐng)域。大部分合成纖維都是用熔體紡絲或是濕法紡絲過程制成的。TABLE 2(Slialaby,lPnl .i-lhpttt K 及加油15吐 I C-'PEr n»cin| nmperaTTe T* = HFU必中金曲叫TL ILEPEJ片dtirC, Unttr ja«-diEiicr UDPEl匕為工33Ftir%注1 0門"國ifri - l他爐口精甘皿”事心iirtBfdi -ind1M產(chǎn)ley FF)inriHir, TH * 1*制立邛ir i

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10、，然后從噴絲頭將樹 脂擠壓出來。噴絲頭的孔數(shù)確定了生產(chǎn)纖維的細(xì)絲數(shù)量。例如，一個單絲噴絲頭只有一個孔，通常用于血管支架管結(jié)構(gòu)的54復(fù)絲纖維則需要54孔噴絲頭。一但 單絲或是復(fù)絲從噴絲頭擠出時，然后用筒管牽拉并優(yōu)先冷卻。纖維還可以進(jìn)行后 續(xù)加工過程形成最終結(jié)構(gòu)。例如，大部分應(yīng)用在血管支架管的纖維是卷曲變形的 來提升最終產(chǎn)品的操作性。與平的或是非卷曲纖維相比，卷曲的紗線可以使織物 組織蓬松而提升手感，或是提升感覺，柔順性，使縫合操作容易，更多的微孔使 組織更容易向內(nèi)生長。熔融紡絲特別應(yīng)用于熱塑性聚合物紡絲，它不受在熔融紡絲過程中熔融聚合物而上升溫度的影響。圖1為濕法紡絲過程示意圖Fig Me!t

11、spinning process在這個過程中，熔融的樹脂從單孔或是多孔噴絲頭擠出。 首先是空氣用來冷 卻和固化連續(xù)不斷的紡絲，然后再潤滑，加捻，最后卷繞到筒管上。 濕法紡絲如果聚合物在升溫過程中經(jīng)歷熱降解， 比如含有藥物的高聚物，則適合使用溫 度低的濕法紡絲。在這個過程中，首先將高聚物溶于溶劑當(dāng)中，然后通過噴絲頭 擠壓到含有非溶劑的紡絲浴槽。因為在紡絲浴槽中溶劑可溶而高聚物不可溶，持續(xù)噴出的高聚物流就會沉淀成固體纖維。之后再將其通過洗滌去除所有的溶劑和 非溶劑，然后在風(fēng)干之前先將其拉伸定型和去除水分。圖 2 (Fig.2)是典型濕法 紡絲工程的示意圖。Fit Wet soluti

12、on bpiiimuig 靜電紡?fù)ㄟ^熔融紡絲和濕法紡絲得到的纖維直徑取決于噴絲孔的大小以及在固化 前施加在長絲上的牽引拉伸。因此，通過傳統(tǒng)方法放出來的纖維，復(fù)絲直徑大約 在10um,單絲直徑大約在500um或更多。為了獲得更好的纖維直徑，引用如雙 組份纖維處理或者靜電紡技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)紡織方法是非常必要的。自從1934年第一份相關(guān)專利申請以來，人們就知道了生產(chǎn)超細(xì)纖維和納米纖維的方法。從那以后，科德寶集團(tuán)就用這種方法生產(chǎn)了商品 一超高效過濾器。靜電紡在高聚物溶液或熔融狀態(tài)的高聚物暴露在高電壓( 530kV)的靜電 場時發(fā)生。這種程度的高電壓足以使高聚物克服其表面張力，并且加速高聚物液

13、 體的細(xì)射流，使其噴向接地的接收板。當(dāng)高聚物細(xì)流冷卻或喪失溶劑后， 他們就 會牽拉成一系列不穩(wěn)定的環(huán)狀，然后凝固，再將接地旋轉(zhuǎn)圓筒或其他特殊形狀接收板上的相關(guān)纖維網(wǎng)收集。圖 3 (Fig.3)Fig. 3 Electrospinning system紡出來的纖維的好壞取決于原料聚合物的化學(xué)性能，聚合物溶液或熔融狀態(tài) 下的粘性，靜電場的強(qiáng)度和均勻度，靜電紡絲機(jī)的形狀和操作情況。據(jù)報道，通 過此方法已紡出直徑從1um100nm或者更小直徑的纖維。靜電紡紡出的纖維，除了將其用來生產(chǎn)超薄過濾膜之外，還被應(yīng)用于非織造 傷口敷料，并且最近很多人開始對將其應(yīng)用于組織工程學(xué)支架非常感興趣。就非織造支架而言，已

14、有聚丙交酯、聚丙乙交酯(PLGA)、聚乙烯醇(PVA)和聚碳 酸酯等被報道。另外，人們已經(jīng)開始使用基因工程以彈性蛋白的彈性體肽序列為 基礎(chǔ)，合成仿生彈性蛋白縮氨酸聚合物，然后通過大腸桿菌中的pRAMI重組質(zhì)粒表達(dá)。通過靜電紡紡出的蛋白質(zhì)纖維，其直徑可達(dá)3nm200nm。(Huang etal.,2000)圖 4 (Fig4)。Fig 4 Electrospun fibers from biomnnetic-elastin peptide 聚合物與纖維的選擇當(dāng)選擇醫(yī)用纖維的原料聚合物和纖維的結(jié)構(gòu)時，需要全面考慮到它最終產(chǎn)品 的用途。如產(chǎn)品在體內(nèi)的耐用性，產(chǎn)品的機(jī)械性能，制造中的限制

15、和消毒方法等 都需要考慮。為了闡釋這個觀點，以聚丙烯為例，聚丙烯已經(jīng)成功應(yīng)用于如疝氣 修復(fù)補(bǔ)片等多種植入性醫(yī)療器件。經(jīng)驗證明，聚丙烯在組織相容性方面有很好的 相容性，并且有足夠的機(jī)械強(qiáng)度使其成為植入性材料。 但一個非常重要的問題是， 這個移植物是否能夠穩(wěn)定并且長久的存在于體內(nèi)。圖 5 (Fig. 5)展示了分別由 e-PTFE,聚酯和含聚丙烯紗的BCF纖維紡織的植入性物質(zhì)的蠕變特性。WMksPolvMwr core (PBT) - -0* f'oJ/propyltn* com (Typ 1) com CTytrt 2)*- Exparand PTFE<01 2.5* 2.0皋1.

16、5* L0Q.3* C.5±ig- 5 Creep characteristics of various rafl njaterials (Weinberg, 1998)對于第一個BCF設(shè)計而言，聚丙烯被用作纖維中不可吸收的核心材料和主要的 結(jié)構(gòu)組分。表格5 (Fig. 5)表示了加壓情況下植入性材料直徑隨時間的系列變化。 經(jīng)典的植入性材料如PET和e-PTFE隨時間變化并沒發(fā)生蠕變，而以聚丙烯為基 礎(chǔ)的材料在實驗階段內(nèi)卻持續(xù)發(fā)生蠕變，使他們無法被用于長期血管移植。然而， 在其他如疝氣修補(bǔ)片和縫合線等方面， 聚丙烯已經(jīng)得到了非常成功的應(yīng)用。 我們 需要注意到在第二代BCF設(shè)計上，核心

17、材料已經(jīng)被改為對笨二甲酸丁烯(King et al.,2000)。1.1.2可吸收合成纖維合成纖維在臨床方面的另一個應(yīng)用，由那些在體內(nèi)隨時間被吸收的聚合物設(shè) 計而成。這些生產(chǎn)出來的產(chǎn)品主要用于縫合線，但在神經(jīng)學(xué)，血管移植物和組織 支架應(yīng)用方面也在做實驗研究。表格 3 (TABLE 3)中列出的是在過去已經(jīng)用于 制造理療器械的可吸收高聚物。在與身體接觸后，這些高聚物通過水解或者酶降 解過程降解成無毒的副產(chǎn)物。這些高聚物通過從纖維表面到被完全吸收的腐蝕過 程，或通過從纖維內(nèi)部開始的自身催化過程達(dá)到降解效果。在使用這些材料的時候有幾點需要注意。如，使用降解材料制造血管時，如果在降解過程中有高聚物小片

18、段分離主體就有引起微血管系統(tǒng)栓塞的危險TABLE 3 Abs-crbable Synthetic EulyniersipGrawI7e J2FF It - 4MS3jksiriri； ini huidv1fl,酎式br方工曲Abd li.b 昆，”迪乂 4 r-h 占 M m 4cfc；： 電匕I，.h、l igE號 3 T 理th 1)rub £=曲工1+11n>L0|Th"mQj：沁力*門”，上mr驍q - us-qO -Mk；號遹ImeiJ： nry, J vrAajiiEb 玉g Aft-C- l：T»lh； 11；. Ttnvilti 知1rjTj

19、fts ir< TicifcuT b irlWzlmrr.豐 rc-iif't.q = WC.SviclE 弊"9 >Bfii尸。苻diw, int-Jh rj|孫孫A LisJ-h Q 上 Uli Lak譚tw%eh Q hiEMrim H 比 3Lr"-房!igu i m rM.4EUam1- |卡,-al nuniEAiTeiODirpiSr/力 1Kli.不 聞*3堂 J * cyM醫(yī) 心白早hk QKJihwi''A f也士18 5 弗立Je ptil> men，也 3vbetM mH ”2也yCjji br pjn 通

20、xt.zSlz.mtxpti 卜匕匕Edd i Jl driTAi1.1.3 改性天然纖維合成高聚物之外，也有一類以天然生物纖維為基礎(chǔ)的纖維材料。與應(yīng)用于生 物醫(yī)用材料的合成纖維相比，天然纖維的加入使整個纖維更加適用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用。 從加工過的羊毛或者木漿中可以獲得的纖維素是纖維組分中最常見的生物高聚 物。纖維素纖維因為其高吸水性，通常被用于女性衛(wèi)生產(chǎn)品、尿布和其他吸濕性 產(chǎn)品，但因為這種材料植入體內(nèi)會很容易引發(fā)炎癥反應(yīng)，因此通常不用于體內(nèi)產(chǎn)品。在某些情況下，這些性能會成為一定的優(yōu)勢。如上述提到的手術(shù)中的止血等。 其中，再生纖維素纖維的凝血和水合作用被用于血管和內(nèi)臟表面的止血。同時， 也有越來越多

21、的人開始關(guān)注通過改性多糖(包括海藻酸鈉、黃原膠、殼聚糖、右 旋糖甘、網(wǎng)狀纖維素)獲得的纖維。(Shalaby和Shah 1991; Key 1996。這些材 料可以通過海藻，貝殼類和細(xì)菌發(fā)酵獲得。表格 4(TABLE 4)列出了一些形態(tài)的 海藻酸鈉及其應(yīng)用。另一個天然材料，殼聚糖，被用于制造手術(shù)縫合線和醫(yī)用敷 料，而且現(xiàn)在已經(jīng)有人開始研究殼聚糖在制備培養(yǎng)基和作為組織工程支架材料方 面的潛力。(Skjak-Break and Sanford ,1992)殼聚糖和海藻酸鈉纖維可在高聚物 在濕法紡絲過程中凝結(jié)時獲得。Icible 4 Polcmial Utts urAlginalcE； (Keys,

22、 1996)TmCueztglc U£EC* Al£iniK i.non-wcrrcojAbfrOrhtciL wound dreiuAESPJedgn立idfbM for cell cdhiitCt 1叔iniciJivc!Add-hbik coniutiref N ilginiK ind jwubidr：JtquenntaGm of 9口黯 freum RgEtd SeUEmakltd 如皿 ULD J 胃：*LtfN* ilgh1t仕 InlEiiL pui)Mjxfxo&ii 產(chǎn) £iti d nBitiff tKt-oriCii'Ni 陋

23、euI* hydiiOgcJl絲線和膠原蛋白是兩種廣泛被用于醫(yī)用器械的天然纖維。幾十年來，家蠶產(chǎn)的蠶絲都被用來制造縫合線。因為單根的蠶絲纖維非常纖細(xì)，因此我們需要將 單絲或者復(fù)絲編織成更粗的纖維束。天然膠原蛋白和重組膠原蛋白也都被廣泛使 用。重組膠原蛋白可以通過對牛的皮膚或者肌腱進(jìn)行酶處理獲得，然后將其重組成原纖維。我們可以將這些原纖維加工成纖維然后再對其進(jìn)行紡織，或者我們可以直接利用這些原纖維的纖維狀結(jié)構(gòu)將其用于止血敷料或者組織工程基底。腸線是一種可以從綿羊的腸子上通過交聯(lián)和剪切獲得的主要含天然膠原的縫合線材 料，也是第一個在手術(shù)中使用的可吸收纖維。1.1.4 雙組份混合纖維雙組份混合纖維是

24、一個新的概念。在過去幾年里，人們研究了它在血管移植 物和其他心血管器械方面的應(yīng)用。有種雙組份纖維的結(jié)構(gòu)是可吸收高聚物外殼包 裹不可吸收或吸收性較差的內(nèi)核高聚物。 通過使用雙組份混合纖維復(fù)絲，纖維束 中的每一根纖維都一樣，并且含有相同的內(nèi)核和外殼o在雙組份混合纖維發(fā)展之 前，生產(chǎn)雙組份纖維都是通過紡織或針織兩種（或更多）同質(zhì)紗線獲得。（例如高聚物紗線和PLA紗線）。使用這種方法會使組織或者血液同時接觸多種高聚 物。相比之下，使用BCF技術(shù)將只有組成纖維外殼的高聚物與組織接觸。如果 BCF纖維的外殼由可降解材料組成（如PGA）,內(nèi)核高聚物就會在外殼降解以后 暴露出來。高聚物的組成，分子量和外殼的厚

25、度決定降解的速度。關(guān)于 BCF的 假設(shè)是，人們認(rèn)為可以通過緩慢暴露降解性較低的內(nèi)核材料來調(diào)控治療過程。之前的數(shù)據(jù)已經(jīng)證實我們可以控制降解速率，并且降解速率會影響治療過程。（King et al., 199吩。通過使用如PET這種非降解材料或PLA這種降解速率很慢的材料 構(gòu)建纖維內(nèi)核，使纖維即使在外殼降解的情況下也能有足夠的強(qiáng)度。另外，藥物可以與纖維的可降解外殼相結(jié)合，通過選擇適當(dāng)?shù)耐鈿げ牧虾秃穸葋砜刂扑幬镝?放的速度。通過使用BCF技術(shù)，可以將材料強(qiáng)度的分布和生物性能很好的相結(jié) 合以達(dá)到特定的醫(yī)用需求。1.2 構(gòu)建生產(chǎn)纖維或者紗線之后，我們就會把它加工成紡織結(jié)構(gòu)，使其具有我們需要 的機(jī)械性能和

26、化學(xué)性能。應(yīng)用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的典型的生物紡織結(jié)構(gòu)有非織造、機(jī)織、 針織、編織。每個結(jié)構(gòu)之間都有很大不同。每一種結(jié)構(gòu)都有正面和負(fù)面屬性，而 在大多數(shù)情況下，比起理想性能，人們都會妥協(xié)于產(chǎn)品的實際性能。例如，機(jī)織 與針織相比，織物的強(qiáng)度一般都更強(qiáng)，而且有更低的孔隙率和水（血液）滲透性。 但是機(jī)織物太僵硬，柔韌性差，很難操作或縫合。針織物與機(jī)織物相比有更高的 滲透性，更容易縫合，但是植入體內(nèi)后會有可能膨脹。編織物有很好的柔韌性， 但如果受力不是縱向時（如用于縫合線），就有可能會非常不穩(wěn)定。多層編織物 會更加穩(wěn)定，但同時與一維編織物相比更厚并且柔韌性更差。 每種結(jié)構(gòu)都有利弊。1.2.1 非織造布根據(jù)定義，

27、非織造布是直接加工纖維（無將纖維加工成紗線環(huán)節(jié)）得到的紡 織結(jié)構(gòu)。纖維和纖維之間通過機(jī)械加工、熱加工、使用粘合劑、使用溶劑或使用 其中多種方法進(jìn)行聯(lián)鎖或粘連。圖 6 （ Figure 6）是濕法和干法非織過程。纖維 的取向可能是隨機(jī)，也有可能取向一個或多個方向，所以通過采用多層結(jié)構(gòu)，我 們可以獲得獨立的縱向性能和橫向性能。非織造布的平均孔隙大小取決于纖維密度和纖維的平均直徑,and falls under a single distribution., ( Krcma, 1997)。由于 這種原因，現(xiàn)在研究中的組織工程基底都用非織造技術(shù)制造組織基底支架。(Chu, 2002)。Wet proc

28、essDry processDry(川r>LaM)Scrub (*rat* lay«rFig. 6 Wet and dry non wo ven processes1.2.2 機(jī)織布“機(jī)織”用于描述紗線之間90度互相垂直編織的紡織結(jié)構(gòu)。我們把“縱向” 稱為“經(jīng)向”，把“橫向”稱為“緯向”。因為經(jīng)紗緯紗相互交叉，因此機(jī)織結(jié)構(gòu) 在兩個方向上都呈現(xiàn)出低延伸性和高斷裂強(qiáng)度。機(jī)織結(jié)構(gòu)有很多種，如平穩(wěn)組織、 斜紋組織和Zg紋組織(Robinson, 1967)。圖7 (Fig.7)是一般用于制造血管移 植物的幾種機(jī)織設(shè)計草圖。EA)(B)(C) .Pl牌TVrlll weaveSsXin

29、woawFig. 7 Examples of woven graft designs水滲透性是評估血管移植物紡織結(jié)構(gòu)的一個重要參數(shù)?！八疂B透性”是指在一定條件下，通過織物的水的流量，常用單位是 ml/(cmA2 min)。測試方法是將織物 固定在測試用儀器上，使其有一個固定大小流孔，然后在整個織物上施加 120ml Hg壓強(qiáng)。收集通過織物的水，測量隨時間水通過的流量，然后通過計算得到水 滲透性。(ISO 7198，章節(jié)8.2.2,水滲透性)。外科醫(yī)生在決定植入之前是否需要 對移植性材料進(jìn)行預(yù)凝固時，用這個參數(shù)作為參考?！邦A(yù)凝固”是在移植之前將移植物材料和患者血液凝結(jié)的過程， 使織物在植入體內(nèi)后

30、不會發(fā)生滲血。 水滲透 性低于50 ml/(cmA2 - min)的織物移植物在植入之前通常不需要進(jìn)行預(yù)凝固。機(jī) 織移植物纖維的水滲透性可以通過機(jī)織過程和整理工藝進(jìn)行控制。水滲透性的范圍可以從最低50 ml/(cmA2 min)最高350 ml/(cmA2 min)。如果高于這個范圍， 機(jī)織物就會開始變得不穩(wěn)定。表格5 (TABLE 5)表示了一些商業(yè)用機(jī)織型移植物設(shè)計以及各自的機(jī)械性臺匕 目匕。Table 5 Woven Graft Properties 日nd Construction (King, 1991)Pro研展山'ypc af weaveEnds pt: inchPitk

31、j prr ochBuntijjSEEftph ：N)WaterrCLtqfln, xtrersgd (N)6皿孤is川 i" cin； Hg (%)TwiJ 1FDTOIl/l Ptaz wbluc42pUf4fl28Q*02Jasstt wenI/lPluisi12居百22Q35(1 jDwH tnra 匕s pergjtyPlain紀(jì)鏘sowVaKimik vQvenVI Plu加217時iofl.5woven cbutk mImt/4 Stm+l門弘4£p揖丸0no48Mcados e&oltyPLw*打m1削工小jucnriitujr nhner 2QCv

32、i HU wi Jeno42p14L2125 B上5022n rCntepaiciijr uber SOOVI ?lah uith leno4ipt4L112395JD2d從表中可以看出，設(shè)計上可以存在多種變化，使外科醫(yī)生很難決定到底使用 哪種設(shè)計產(chǎn)品。有趣的是，外科醫(yī)生在選擇產(chǎn)品的時候通常是基于使用的方便性 或者縫合的便利性，而不是它的長期表現(xiàn)。與針織物相比，平紋織物可以做的更細(xì)(<0.004 in.)因此，成為了很多內(nèi)置血管 移植物設(shè)計選擇的材料。1.2.3 針織針織物結(jié)構(gòu)由相互平行的紗線和縱向垂直的線圈相互成圈而成。針織物有很好的柔軟性，韌性和順應(yīng)性。并且與機(jī)織物相比操作性更好。

33、針織物的水滲透性 可以達(dá)到5000 ml/(cmA2 min),并且仍然能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為了外科醫(yī)生能 夠在手術(shù)中省去對材料的預(yù)凝固處理，最近，多孔移植物通常都會用膠原質(zhì)或凝膠浸透或者進(jìn)行涂層處理。未涂層針織型移植物的水滲透性能夠達(dá)到1235ml/(cmA2 min)。針織物生產(chǎn)出來以后，織物通常都很松散，我們需要進(jìn)行特殊 處理使織物結(jié)構(gòu)變緊，并且降低滲透性。這個壓實過程通常通過使用壓縮劑(如， 亞甲基氯化物)或通過熱壓縮來完成。因為針織物的開放性結(jié)構(gòu)，針織縫合線更 容易縫合且有更好的操作性。然而，在血管移植物應(yīng)用方面，有些超輕設(shè)計移植 物會在植入到高血壓患者體內(nèi)后發(fā)生持續(xù)的擴(kuò)張或膨脹。輕質(zhì)

34、緯編移植物在植入 體內(nèi)不久后，直徑最多增加20%的例子并不少見。就如機(jī)織結(jié)構(gòu)一樣，針織結(jié)構(gòu)之間也有很多不同。最常見的是針織和經(jīng)編 結(jié)構(gòu)(Fig. 8)。經(jīng)編結(jié)構(gòu)與緯編結(jié)構(gòu)相比，延展性較差。因此，尺寸更加穩(wěn)定， 內(nèi)部擴(kuò)張性更低。剪切邊角時經(jīng)編織物不會散開。經(jīng)編織物可以通過在結(jié)構(gòu)中增 加額外紗線(用于增加織物厚度、體積和表面粗糙度)的方式進(jìn)行進(jìn)一步修飾。 這種結(jié)構(gòu)通常被稱作絲絨針織物。 添加絲絨紗線雖然會使織物更加柔軟，但會導(dǎo)致強(qiáng)烈的急性炎癥反應(yīng)，并且增加組織中向織物內(nèi)部生長的數(shù)量。Fig 8 Type of knit fabrics (Spenc 19g3)圖9A和9B (Fig. 9A和9B)

35、各自證明了平紋織物和絲絨針織物的炎癥反應(yīng) 程度的差異。圖9是Golaski微機(jī)緯編織物的顯微照片。我們發(fā)現(xiàn)利用未組織化 的紗線制造的高孔隙率緯編織物，在 4周后也只有輕微的炎癥反應(yīng)。相比之下， 使用組織化紗線的微絲絨纖維編織物，在3天之內(nèi)引發(fā)了強(qiáng)烈的急性炎癥反應(yīng)(圖9B。)我們故意引發(fā)這一更強(qiáng)烈的急性炎癥反應(yīng)，使我們可以更容易的對移植物進(jìn)行預(yù)凝固處理并且增加組織摻入移植物的程度。1.2.4 編織在醫(yī)學(xué)方面，編織最初被應(yīng)用于生產(chǎn)縫合線材料和人造前十字韌帶。一般編 織結(jié)構(gòu)由偶數(shù)個紗線交叉構(gòu)成，形成二維或三維的規(guī)則菱花赫格利斯結(jié)構(gòu)， 使用 3D編織，可以構(gòu)建無數(shù)種紡織結(jié)構(gòu)，如：工字梁、通道和實體管。

36、圖 11是平編 機(jī)的草圖。QheI brarj四回TIG. 0ir；jdedi ransTTurttofii-,Fl*l bi*>d«r -nd bcrnldFtG 11* Skeiicb of flat braid>er1.3 后續(xù)工程和結(jié)尾我們把紗線加工成織物后的后續(xù)過程叫做結(jié)尾工序。就如之前提到的，初始 紗線可能會含有對細(xì)胞有毒性的添加劑，并且會在與組織接觸時引發(fā)不良反應(yīng)。 其中有些添加劑，如增加光反射的去光劑-二氧化鈦，會殘留在編織纖維內(nèi)部， 不能在結(jié)尾工序中除掉。另一方面，其他表面試劑，如紗線潤滑劑，我們可以通 過適當(dāng)?shù)那逑春蜎_刷將其去除。通常，這類表面添加劑主

37、要成分都是礦物油， 需 要用水基進(jìn)行特殊的清洗工序，或用有機(jī)溶劑進(jìn)行干洗，以確保表面活性劑全部 除凈。除了這些表面潤滑劑之外，我們有時也會在編織經(jīng)編物之前給紗線涂上尺寸 調(diào)節(jié)劑。這種試劑會在編織過程中防止紗線表面磨損和絲線損傷。因為每種聚合物和其制造工藝都不盡相同，因此結(jié)尾工藝必須根據(jù)材料和所用設(shè)備而定。結(jié)尾 工序包括清洗、熱定型、漂白、縮水（壓實）、檢查、包裝和滅菌，并且會影響 生物紡織纖維的最終性能。圖12所示的是在生產(chǎn)血管移植物時使用的典型的結(jié) 尾工序的示意圖。每種生產(chǎn)工藝中使用的化學(xué)試劑都不相同， 并且被認(rèn)為是獨一 無二的。如果使用合理的清理方法，那么所有試劑都會在結(jié)尾工序中被去除掉。

38、 測試產(chǎn)品的細(xì)胞毒性和殘留物通常是為了確認(rèn)產(chǎn)品的所有表面添加劑都在包裝 前已被除凈。I 2-.Brfv 芭:1.4 測試和評估一旦生物紡織品完成了所有的工序，我們就必須對其進(jìn)行測試和評估，以確定是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和最終用途。其中，測試包括各組分的性能測試（包括紡織技術(shù)）和產(chǎn)品整體的性能測試。當(dāng)實施或者執(zhí)行測試時，可能會需要參考很多相 關(guān)信息，包括ATSM標(biāo)準(zhǔn)、AAMI/ISO標(biāo)準(zhǔn)、FDA標(biāo)準(zhǔn)、遞交申請表和失敗分 析結(jié)果。設(shè)立良好且平衡的測試計劃是需要的，以此來盡量減少測試程序的適用范圍，同時還保證了聚合物，織物和最終產(chǎn)品將是安全的和有效的。表6是所建議的應(yīng)用在紡織系脈管移植物的發(fā)展及為大血管替換

39、中使用的測試方法。TABLE 6 Sample Test Methods for Large-Diaiiuecer Textile GraftsTestRequired regwhtory EestingRuhne- qgluy i " mgVisual! inspcccLon for defectsXXWaler prmc曲ilityXXLongicudiriial IcnsiLc sntngthXBursl slEngthXXUsabk lengthXXRelaxed iEGml dtumeiwXX陽鼓軌rruMl ihEemaJ diamEcrXWall thkhicsEXSu

40、lupc TCtnEadn £LrEriglhXKink daairmeT'radiusXDynynli 亡也XAntmil tnalsXshdr lifeXStBriLiiyXX日出Mui聞/不工Jtny an4斡mgm（熱由 質(zhì)）U以I”XX1.5 應(yīng)用纖維和醫(yī)用織物的應(yīng)用作為組件的可植入裝置是十分廣泛的并涵蓋醫(yī)藥保 健的方方面面。紡織品被用作基礎(chǔ)護(hù)理項目，如窗簾，防護(hù)服，醫(yī)用敷料和尿布 和在復(fù)雜的設(shè)備上，如心臟瓣膜縫制環(huán)，血管移植物支架，疝氣修補(bǔ)片，和經(jīng)由 皮膚的接入設(shè)備。1.5.1 窗簾和防護(hù)服紡織品的最常見的非植入式醫(yī)療是用于保護(hù)的， 像手術(shù)衣，手術(shù)室內(nèi)的窗簾, 口

41、罩和鞋套。非織造布和織造物最常用于這些應(yīng)用中，與非織造布作為對于單次 使用的產(chǎn)品，以及用于可重復(fù)使用的物品織造物的首選材料。大多數(shù)這些阻隔型 織物是由纖維素（棉，粘膠人造絲和木漿），聚乙烯纖維，和聚丙烯纖維制成。很多面料包含完成整理，這使其根據(jù)臨床需要而防水。此外，這種面料一般必須 阻燃，由于暴露于用于麻醉的易燃?xì)怏w所有有爆炸的危險性。在應(yīng)用中，如面罩，該織物必須有最小化的細(xì)菌通過掩模。 這可以通過確保工程中的過濾織物的適當(dāng) 孔徑分布?？咕繉右脖环旁谑中g(shù)服的使用中以減少細(xì)菌感染。窗簾和防護(hù)服通常需要一些裝配，既要可以通過傳統(tǒng)縫制又要能通過超聲波方法。 后一種方法是 優(yōu)選的那些消過毒的產(chǎn)品，因

42、為孔是由傳統(tǒng)縫紉針?biāo)斐?，可以使織物透過液體 和液體波密病原體。窗簾通常構(gòu)造為非織造布層疊的，以塑料膜用薄層覆蓋，以 確保它們對血液和其他液體不受影響的。另一個常見用途的紡織品是在膠帶制 造。這些膠帶通常由粘合劑層構(gòu)成，它被層壓到織造的針織或無紡織物基材。1.5.2 局部和經(jīng)皮應(yīng)用紡織品已被作為繃帶，創(chuàng)傷覆蓋材料，尿布和紗布使用多年，它基本上是由 棉制成的編織結(jié)構(gòu)，在世界各地生產(chǎn)和銷售于許多公司。彈繃帶基本上編織帶， 其中的可膨脹紗線，如氨綸聚氨酯，被放置在經(jīng)線方向以允許縱向強(qiáng)度恢復(fù)。 發(fā) 展繼續(xù)通過加入提高傷口敷料產(chǎn)品抗生素，屏障織物，生長因子，和修改的基本的強(qiáng)調(diào)繃帶建設(shè)。后者的一個例子 是

43、Karamuk等，其中一個三層疊層是從非織造形成的滌綸/丙綸/棉外層單絲聚酯 中間躺著和三維繡（紛花。鑲邊）聚酯內(nèi)層具有大毛孔，促進(jìn)血管生成（血管生 成）。血液進(jìn)入裝置是一類的醫(yī)療設(shè)備，其中管，電線，或其它的組件通過皮膚。這些措施包括經(jīng)皮藥物輸送裝置， 血液進(jìn)入分流器，空氣或電源線的心臟和左心 室輔助裝置，以及多種類型的線索。所有這些設(shè)備從相同的基本問題遭受感染的 高風(fēng)險在皮膚裝置接口由于細(xì)菌的沿的經(jīng)皮引線的表面上的遷移。如果織物箍管周圍被取代，在進(jìn)入的通過皮膚的點激進(jìn)組織生長成的織物降低感染的風(fēng)險。這些箍通常由針織物，非織造毛氈和絲絨材料制成。一旦一個設(shè)備被感染了，它必須被去除，以防 止進(jìn)一

44、步的感染的蔓延。表面添加劑，例如銀或抗生素，使一段涂覆在織物以降 低感染率。1.5.3 體內(nèi)應(yīng)用 心血管設(shè)備心血管使用而開發(fā)醫(yī)用織物包括應(yīng)用程序，例如心臟縫制環(huán)，血管成形術(shù)環(huán)， 血管移植，帶瓣管道，血管內(nèi)支架移植物和左心室輔助裝置組成部分?？椢镌卺t(yī)療中的最重要的用途之一是在大直徑血管移植物的制造。如前面所指出的，聚酯對苯二甲酸乙二醇酯是用于制造血管移植物主體的聚合物，這些移植物可以被織 或針織和生產(chǎn)直或分叉配置。每種類型的結(jié)構(gòu)中，各種性能可結(jié)合到產(chǎn)物，為如 表5所示工業(yè)制成品建議所有的機(jī)織和針織與移植透水性率超過50毫升CIIL-2分鐘-L預(yù)先凝塊，防止失血通過織物在植入的時間。

45、為了消除這種需要前凝血 過程中，紡織為主的血管移植物內(nèi)通常制造涂覆膠原或明膠的密封劑。今天的研究活動的顯著量被朝向發(fā)展小血管假體的直徑小于 6毫米，冠狀 動脈冠狀動脈旁路和脛骨，腿彎部的動脈更換。目前，還沒有成功的商業(yè)產(chǎn)品的 存在是為了滿足這一市場需要?，F(xiàn)在的問題仍然是為醫(yī)用織物是否會作為一個小血管假體，如果它是制造為具有所需的合規(guī)性和機(jī)械性能和其表面被改性的表面 涂料，生長因子，和其它生物活性劑，以防止通過血栓形成和血栓栓塞項目。血流開發(fā)活動指向組織工程移植物， 涂層或表面改性合成紡織移植，和基于 生物移植。在過去的10年中，大量的資金和人力資源已經(jīng)投入血管內(nèi)支架移植 的發(fā)展。這些移植物已被

46、用于主動脈瘤的修復(fù)，閉塞疾病和損傷。血管內(nèi)假體或 支架接枝是管狀移植物與內(nèi)外支架或剛性支架。該支架移植物范圍面積從約 20mm高達(dá)40毫米和被折疊和折疊進(jìn)入導(dǎo)管，并插入大腿骨動脈，從而避免了 需要進(jìn)行開放手術(shù)。支架典型地由鍥鈦合金，不銹鋼和埃爾吉洛伊非磁性合金制 成，并類似冠狀動脈支架，然而，直徑卻大得多（例如，分別為 24毫米與4毫 米）這些球狀物可擴(kuò)張或自擴(kuò)張支架， 這是直或分叉配置生產(chǎn)。支架然后包括在 任超薄膨體聚四氟乙烯或編織聚酯。大多數(shù)血管移植物的設(shè)計集成了一個超薄編 織聚酯管。大多數(shù)醫(yī)用織物管平織結(jié)構(gòu)與水滲透率范圍 OM1取決于制造商50到 300毫升。它們已被編織從40到50旦聚

47、酯紗線，以便該裝置的總壁厚最下滑。 普外科在普外科醫(yī)用織物中三個關(guān)鍵是應(yīng)用縫線， 止血帶和疝氣修補(bǔ)片。商業(yè)縫線 通常是單絲或編織而成；它們可以天然材料制成，如絲綢或膠原蛋白（羊腸線） 或合成材料，例如尼龍，聚丙烯和聚酯。縫合線可進(jìn)一步分為可吸收和不可吸收 的類型。原因很明顯，當(dāng)血管結(jié)扎，僅不可吸收縫線的使用，而這些是典型地要 么編織聚酯或聚丙烯單絲。另一方面，結(jié)扎軟組織或閉合傷口皮下吸收縫合線是 優(yōu)選的?？晌湛p合線不會產(chǎn)生炎癥反應(yīng)， 并且不需要除去。這些通常由聚乙醇 酸（PGA）,或聚乙交酯共丙交酯共聚物制成。醫(yī)用織物和光纖技術(shù)IRI 一般的另一個常見的應(yīng)用在手術(shù)是利用可吸收止

48、 血劑，其中包括那些構(gòu)成膠原蛋白和氧化，再生纖維素。如前面提到的，這些可 以制造成無紡墊或機(jī)織和針織織物，或者它們可被留在纖維狀形式。表7重點介 紹了一些市售的止血劑和他們的代表特性。 可以看到表7中，基于膠原的止血設(shè) 備是在層疊原纖，泡沫形式提供。再生纖維素墊也可作為一個針織面料和貿(mào)易項 下出售中的名字。這種 CLY材料用來控制縫合線出血。該非織造材料和粉末狀 的形式，一般用于停止漫出血而導(dǎo)致的創(chuàng)傷到肝臟和脾臟。經(jīng)驗已經(jīng)表明 該松散纖維形式比較難用，所以大多數(shù)外科醫(yī)生更喜歡該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式。商業(yè) 止血的表7的比較（愛惜康，1998年）包裝無菌玻璃小瓶玻璃瓶剝離包膜準(zhǔn)備 打包使用。包裝FOI使

49、用包裝的使用必須切斷/浸泡形式作為輔助支撐材料疝修 補(bǔ)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是經(jīng)編針織來自聚丙烯單絲， 以及某些形式的網(wǎng)狀物被預(yù)成型為Table 7 Comparison between commercial hemostats (Ethicon, 199S)Surictl Fibiilu HinwstarCflllagtfl pcw«GcL/cj由ctmal activityInhibiH b4ct£rial growriiNo iBtibacUiiaJ activityNo Aodh ct trial乳。antibatterii) .acavitytiui.e -13 to 4,5 enjnures2 to 8 mmucti2 to rtiinutaNot 叩 etificdBLDrcwcbabiliry7