一种柔性人工皮肤及制备方法与流程

本发明属于生物医用材料领域，尤其涉及一种柔性人工皮肤及其制作方法。
背景技术：
：皮肤作为人体面积最大的器官，是人体与外界环境的天然屏障，具有保护、调节、排泄等作用。当炎症、溃疡、外伤、烧伤、手术等原因造成皮肤的缺损和异常时，轻则影响患者的外表美观，重则引发感染或电解质和水分的大量流失，导致患者的死亡。尤其对于治疗大面积皮肤缺损，关键在于尽早封闭创面、减少机体的消耗和内环境的紊乱、防止有害物质的入侵、促进创面皮肤的再生。目前医学上对于皮肤的缺损，多采用自体皮肤移植的方法，这不仅造成供皮区新的创伤缺陷，而且经常受到供皮来源的限制。为了弥补皮肤缺损对机体带来的伤害，修复、替代缺损的皮肤组织，各国科学家都致力于人工皮肤的研究。既往很多解决方案或者产品，是通过对异体或异种皮肤加工处理而得到的，存在着加工成本高、免疫排斥等问题。随着工程学技术的发展，工程化人工皮肤已成为皮肤缺损治疗的热点，但至今没有真正理想的皮肤替代物得以应用。现有技术中也有用不同的材料制成的人工合成膜作为人工皮肤。但诸如透明质酸钠、壳聚糖、硫酸软骨素、硫酸皮肤素一类的水凝胶，存在制成的人工皮肤强度不够，透气性差的问题，而且随着用量增加，有抑制成纤维细胞生长的作用。而聚氨酯、或硅橡胶、或聚乙二醇，或对苯二甲酸乙二醇酯等医用高分子材料，虽然解决了人工皮肤的强度问题，但是亲水性不高，往往降解缓慢、存留时间较久甚至不降解，造成异物残留，引起无菌性炎症，影响自身细胞在创面的定植和生长，而且由于这些材料不能参与进行生理代谢，往往只能用做外层敷料。理想的人工皮肤需要足够柔软、舒适、既透气又透水，能够与创面有良好的贴合，同时又需要有一定的延展性、韧性和机械强度，即使是用来修复关节附近的皮肤缺损时，也能适应关节活动引起的局部皮肤张力升高而不至于形成新的创口。另外，人工皮肤需要提供一个良好的材料-细胞界面，以利于自身上皮细胞的长入、促进新生皮肤附属器的再生、抵御细菌入侵，以起到促进创面愈合、皮肤功能再生的目的。故而设计一种工艺简单，易于量产，容易保存，生物相容性好，应用便捷，价格低廉的人工皮肤，对于快速、高效修复创面，减少创面缺损对人们带来的不便和危害具有十分重要的现实意义。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有较好柔软性、舒适性、延展性、韧性和机械强度并能透气透水、抑菌杀毒、利于表皮细胞生长迁移，尤其适用于关节附近及跨关节的创面，在保护创面的同时，促进创面快速修复，提高修复效果的柔性人工皮肤及其制作方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:这种柔性人工皮肤，包括水凝胶层和一层编织层，所述水凝胶层设于编织层上；编织层为高分子可降解材料；水凝胶层中含有细胞生长因子和纳米银。这种柔性人工皮肤的制备方法，包括如下步骤：1)将高分子可降解编织线按照编织工艺制作具有一定孔隙率和厚度的编织层；2)用常压等离子态氧气处理编织层表面；3)配置含有表皮生长因子和纳米银的水凝胶溶液；4)将水凝胶溶液涂均匀覆于编织层表面并进行固化，冻干处理。作为优选：步骤1)中，高分子可降解材料采用聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)或聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)中的一种或几种。作为优选：步骤1)中，编织工艺可采用赫格利斯编织法或二维三轴向编织法，得到的编织层孔隙率为15％-35％，编织层厚度为100-1000μm。作为优选：步骤2)中，所用常压等离子态氧气的温度为90-110℃，流量为4-12L/min，处理时长为3-10min。作为优选：步骤3)中，水凝胶材料可选用透明质酸钠、壳聚糖、硫酸软骨素中的一种，水凝胶和去离子水的摩尔比为1:20～1:50。作为优选：步骤3)中，表皮生长因子、纳米银离子和水凝胶材料的摩尔比为10:1:5000～5:1:1000。作为优选：步骤4)中，无菌条件下将水凝胶溶液以0.1-2.5mg/cm2均匀覆涂在编织层表面，在4-6℃下固化1-2h，真空冷冻干燥6-8h。本发明的有益效果是:1)人工皮肤所用材料为高分子可降解材料，材料易得，生物相容性好；2)通过编织方法得到的人工皮肤具有较多孔隙，利于营养物质的运输和交换，面积大小可以任意调节；3)可以通过调整编织方法，改变编织层的致密疏松程度，实现人工皮肤延展性、韧性和机械强度等物理特性的调节；4)常压等离子体射流处理增加了编织层纤维表面积，减小材料表面的接触角，提高导水性和细胞亲和力；5)水凝胶中的表皮生长因子提高了上皮生长迁移增殖速度，有利于创面修复，银离子使得人工皮肤具有良好的抗菌性能，避免化学抗菌药物的使用对人体的毒副作用，延长人工皮肤保存期；6)本发明的制备方法步骤简单，质控方便，易于工业化制备。附图说明图1为编织层示意图；图2为制备完成的柔性人工皮肤示意图；图3未经等离子体处理的编织线表面形态(放大5000倍)图4等离子体处理后的编织线表面形态(放大5000倍)图5等离子体处理前后编织层的导水性比较图6未涂覆水凝胶的编织层与表皮细胞共培养后表面形态(放大1000倍)图7涂覆水凝胶的编织层与表皮细胞共培养后表面形态(放大1000倍)附图标记说明：编织层1、水凝胶层2。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。实施例11)编织线的制备:取2股平均细度8tex的PLA长丝，按300捻/m将2股长丝并捻成编织线。2)制作编织层:采用赫格利斯编织工艺制作编织层，孔隙率为25％，厚度300μm；3)常压等离子体处理:所用气体为氦气，气体温度为90℃，流量为4L/min，处理时长为4min；4)配置水凝胶溶液:取透明质酸钠与去离子水按照1:50的摩尔比例配置成水凝胶溶液，将表皮生长因子、纳米银离子和水凝胶材料按照10:1:300的摩尔比例均匀混合；5)编织层涂覆水凝胶：无菌条件下将水凝胶溶液以1.5mg/cm2均匀覆涂在编织层表面，然后在4℃下固化2h，再经4℃真空冷冻干燥8h。实施例21)编织线的制备:取2股平均细度10tex的PGA长丝，按250捻/m将2股长丝并捻成编织线。2)制作编织层:采用二维三轴向编织工艺制作编织层，孔隙率为15％，厚度400μm；3)常压等离子体处理:所用气体为氦气，气体温度为100℃，流量为6L/min，处理时长为6min；4)配置水凝胶溶液:取透明质酸钠与去离子水按照1:30的摩尔比例配置成水凝胶溶液，将表皮生长因子、纳米银离子和水凝胶材料按照10:1:400的摩尔比例均匀混合；5)编织层涂覆水凝胶：无菌条件下将水凝胶溶液以1.0mg/cm2均匀覆涂在编织层表面，然后在4℃下固化1.5h，再经4℃真空冷冻干燥7h。实施例31)编织线的制备:取3股平均细度6tex的PLGA长丝，按200捻/m将3股长丝并捻成编织线。2)制作编织层:采用赫格利斯编织工艺制作编织层，孔隙率为30％，厚度600μm；3)常压等离子体处理:所用气体为氧气，气体温度为100℃，流量为8L/min，处理时长为8min；4)配置水凝胶溶液:取透明质酸钠与去离子水按照1:40的摩尔比例配置成水凝胶溶液，将表皮生长因子、纳米银离子和水凝胶材料按照10:1:500的摩尔比例均匀混合；5)编织层涂覆水凝胶：无菌条件下将水凝胶溶液以0.8mg/cm2均匀覆涂在编织层表面，然后在4℃下固化1h，再经4℃真空冷冻干燥6h。人工皮肤性能测试如下：1.实施例1-3制备的人工皮肤的机械强度测试表1三组人工皮肤的机械强度测试结果(n＝6，)样本厚度(μm)拉伸强度(Mpa)断裂伸长率(％)1301±0.20.91±0.05330±4.52400±0.51.03±0.12424±18.73599±0.91.48±0.25510±2.4机械强度测试结果提示人工皮肤的拉伸强度和断裂伸长率与人工皮肤的厚度呈正相关。2.编织线表面形态的比较如图3和图4所示。3.编织层的导水性比较如图5所示，等离子体处理后编织层的芯吸高度要明显高于普通编织层P<0.05。4.编织层对细胞亲和力的比较如图6和图7所示。涂覆水凝胶的编织层表面黏附细胞数明显多于普通编织层表面。当前第1页1 2 3