复合材料的制作方法
【专利说明】复合材料 【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料。 【【背景技术】】
[0002] 以往当处理伤口时，一般认为保持伤口干燥可以提供伤口愈合较佳的环境，使伤 口更容易愈合。因此在传统治疗方式中，主要使用纱布来避免伤口遭受到外在环境中的脏 东西感染，甚至保持伤口干燥及清洁。但是，在这种疗法中，常会发生伤口与创伤敷料相粘 的情况，导致除去创伤敷料时，沾粘到刚愈合的伤口而造成对伤口的二次伤害。近年来，相 关研究确立在湿润环境下，可增加细胞生长时所需营养液的吸收以及组织分泌物的代谢， 促进创伤治愈的效果。然而，具有较佳吸水性的材料，往往拉伸应力不足，因此无法用于手 术缝合上。此外，现有的可降解生医材料无法提供令人满意的透明性，因此在细胞培养或是 对于伤口的观察上，造成不便。
[0003] 基于上述，发展出一种新颖的生物可分解材料以期解决上述的问题，系为目前生 物医学技术的重要课题。 【
【发明内容】
】
[0004] 根据本发明的实施例，本发明提供一种复合材料，包含由胶原蛋白及亲水性生物 可分解高分子所构成的多层层状结构(multi-layered structure)。根据本发明的实施例， 在该多层层状结构中，每5μπι厚的复合材料会具有10层以上的互相相迭的膜层，且每一互相 相迭的膜层的厚度可介于0.1至Ιμπι之间。其中，该胶原蛋白为纤维状，纤维长度介于1.5_ 至5 Omm之间。
[0005] 根据本发明另一实施例，本发明所述的复合材料，包括以下步骤所得的产物:将亲 水性生物可分解高分子溶于溶剂中，得到第一溶液;调整该第一溶液的pH值使其小于或等 于5;将胶原蛋白加入该第一溶液中，得到第二溶液，其中该胶原蛋白为纤维状，纤维长度介 于1.5_至50_之间；以及，对该第二溶液进行混掺制程，得到薄膜。 【【附图说明】】
[0006] 图1为膜薄(V)的扫描式电子显微镜(SEM)光谱图。
[0007] 图2为膜薄(VII)的扫描式电子显微镜(SEM)光谱图。 【【具体实施方式】】
[0008] 本发明揭露一种复合材料，由胶原蛋白及亲水性生物可分解高分子经由混掺制程 所得。由于该胶原蛋白具有较长的纤维长度，因此可使得该复合材料具有多层层状结构，导 致该复合材料具有高吸水度。根据本发明的实施方式，在该多层层状结构中，每5μπι厚的复 合材料会具有10层以上的互相相迭的膜层，且每一互相相迭的膜层可具有介于0.1至Iym之 间的厚度。此外，本发明所述的复合材料于吸水湿润状态下（即湿膜状态），仍具有高可缝性 及高光穿透度(transparency )。再者，本发明所述的复合材料，可进一步应用在伤口敷料/ 眼科用途/骨科用途/手术用途/药物传输或是组织工程方面。
[0009] 本发明所述的复合材料，包含由胶原蛋白及亲水性生物可分解高分子所构成的多 层层状结构，其中该胶原蛋白为纤维状，纤维长度介于1.5_至50mm之间，或例如约15mm至 30mm之间。胶原蛋白纤维于酸性溶液中，系因存在分子间的电荷斥力以及胶原蛋白与水的 氢键作用力的影响下，使其呈现伸展的结构并能均匀的分散于溶液中，此时借助于使用的 纤维长度大于1.5_的胶原蛋白（非绵絮状），可使得胶原蛋白纤维于生成干燥过程中析出 及进行规则堆迭，确保所得的复合材料具有多层层状结构。根据本发明的实施方式，在该多 层层状结构中，每5μπι厚的复合材料会具有10层以上的互相相迭的膜层，且每一互相相迭的 膜层可具有介于〇· 1至Iym之间的厚度。
[0010] 根据本发明实施方式，该亲水性生物可分解高分子为聚乙稀醇（POIyvinyl alcohol、PVA)、聚乙二醇（polyethylene glycol、PEG)或聚环氧乙烧（polyethylene oxide、ΡΕ0)、聚乙稀吡略烧酮(polyvinylpyrrolidone、PVP)、或上述的组合，且该亲水性高 分子基团的分子量可约为300至1，500，000。通过调整该亲水性生物可分解高分子的分子 量，可调整该复合材料的降解速度。举例来说，选择分子量较小的亲水性高分子基团（例如 分子量介于约300至60,000)，所得的复合材料的降解速度较快;另一方面，选择分子量较大 的亲水性高分子基团（例如分子量介于约100，〇〇〇至1，500，000 )，所得的复合材料的降解速 度较慢。举例来说，当亲水性生物可分解高分子为聚乙稀醇(polyvinyl alcohol、PVA)时， 该亲水性生物可分解高分子的分子量可介于1〇,〇〇〇至130,000;当亲水性生物可分解高分 子为聚乙二醇（p〇lyethyIene glycol、PEG)或聚环氧乙烧（polyethyIene oxide、ΡΕ0)时， 该亲水性生物可分解高分子的分子量可介于300至150，000;以及，当亲水性生物可分解高 分子为聚乙稀吡略烧酮(p〇lyvinylpyrrolidone、PVP)时，该亲水性生物可分解高分子的分 子量可介于10, 〇〇〇至1,500,000)。本发明上述的高分子分子量是指重均分子量。
[0011] 根据本发明的实施方式，该胶原蛋白与亲水性生物可分解高分子的重量比为1:3 至9:1，例如1:3至3:1、或1:1至4:1。若胶原蛋白与亲水性生物可分解高分子的重量比过低， 则分子间缺乏纤维结构，将造成薄膜具有脆性，且吸水后将溶化不成膜;若胶原蛋白与亲水 性生物可分解高分子的重量比过高，则降低调整薄膜光穿透率及吸水率（swelling)的功 能。
[0012] 根据本发明的某些实施方式，本发明所述复合材料，其制备方法可包含以下步骤： 首先，将亲水性生物可分解高分子溶于溶剂中，得到第一溶液。接着，调整该第一溶液的pH 值使其小于或等于5,例如小于或等于3。调整该第一溶液的pH值的目的在于使胶原蛋白完 全溶解，若PH值大于5,则胶原蛋白将析出无法溶解。接着，将胶原蛋白加入该第一溶液中， 得到第二溶液，其中该胶原蛋白系为纤维状，纤维长度系介于1.5_至50_之间；以及，对该 第二溶液进行混掺制程，得到一薄膜。由于该胶原蛋白与该亲水性生物可分解高分子具有 较佳的混溶性(miscibiIity)，因此该混掺制程可为双轴延伸制程或溶剂流延（solvent casting)〇
[0013] 根据本发明的实施方式，在该混掺制程后，可包含对该薄膜进行处理，使得该亲水 性生物可分解高分子以及该胶原蛋白至少一种进行交联反应。进行该交联反应的目的在于 延长复合材料的降解速度。该处理可为化学交联制程，包含使用交联剂对该薄膜进行交联 制程。其中，该交联剂为甲醛（f ormaldehyde )、戊二醛（glutaraldehyde)、乙二醛 (glyoxal)、丙二酸（ma londialdehyde) JjS^^f(succinyl dialdehyde)、苯二甲酸 (phthalaldehyde)、双酸淀粉(dialdehyde starch)、聚丙稀酸(polyacrolein)、聚甲基丙 稀醛(polymethacrolein)、或其组合。由于使用醛类的交联剂，因此该化学交联制程可使得 复合材料中的胶原蛋白进一步交联。
[0014] 根据本发明的另一实施方式，该处理可为物理交联制程，包含对该复合材料施以 能量以进行交联反应，而该能量为紫外光或伽马射线。当使用紫外光照射该复合材料时，可 使得复合材料中的胶原蛋白以及亲水性生物可分解高分子分别进一步交联。该交联反应时 间可约为10分钟至数小时，时间愈长，交联程度愈高，所得复合材料的降解速度愈慢。
[0015] 根据本发明的实施方式，本发明所述的复合材料可具有约1倍至15倍的吸水率、约 大于或等于90%的光穿透度、以及约介于31^?至501^?的抗缝强度。
[0016]为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特列举多个实 施例，来说明本发明所述的复合材料。
[0017] 膜薄制备
[0018] 实施例1
[0019] 首先，取0.5g胶原蛋白（呈纤维状，纤维长度约为15mm)加入反应瓶中，并加入 IOOmL pH小于5的水溶液于反应瓶中以溶解胶原蛋白。接着，搅拌至胶原蛋白完全溶解于水 后，将所得溶液倒入模具中（任意2维模具尺寸），放置于室温下进行风干。接着，将所得膜薄 置于一腔体中放置一小时以进行交联反应，得到膜薄（I)，其中该腔体具有饱和蒸气状态的 甲醛气体。
[0020] 实施例2
[0021] 首先，取0.5g胶原蛋白（呈纤维状，纤维长度约为15mm)加入反应瓶中，并加入 IOOmL pH小于5的水溶液于反应瓶中以溶解胶原蛋白。接着，搅拌至胶原蛋白完全溶解于水 后，将所得溶液倒入一模具中（任意2维模具尺寸），放置于室温下进行风干。接着，将所得膜 薄