CN1299653C - 仿生人工关节囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种仿生人工关节囊及其制备方法。本发明的仿生人工关节囊是由生物医用尼龙、生物医用有机硅、壳聚糖构成的双层、三层或四层结构的人工关节囊，该人工关节囊的制备方法为：首先将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面；然后将高弹性医用有机硅均匀涂覆于尼龙层表面，在140℃-180℃温度下，加热固化3-10分钟，脱膜；再将壳聚糖或其衍生物稀醋酸溶液，涂覆于上述尼龙/硅橡胶双层膜的表面，自然风干，即可制得壳聚糖/尼龙/硅橡胶多层结构的仿生人造关节囊。本发明的人工关节囊是可将滑液与磨损颗粒都密封人工关节中，解决了滑液的存储问题，保证滑液长时间的润滑效果，减小磨损，还可防止由于人工关节材料产生的磨损颗粒渗漏进入体内而引起的异物反应。同时，本发明的人工关节囊，具有良好生物相容性、制造工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。

Description

仿生人工关节囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种仿生人工关节囊及其制备方法。
背景技术
人的关节是一类特殊的器官，是既传递载荷又传递运动的生物摩擦学系统。人的关节是由关节面、关节骨、软骨、关节滑液及供应滑液的关节囊组成的，是一个十分奇妙和性能优异的摩擦学系统。虽然人体关节的工作条件极恶劣(特别是下肢关节)，但该系统的摩擦学特性却表现得异常优越，摩擦系数极小，且几乎无磨损，通常能工作70年以上。当然也会出现事故，一是主客观原因引起关节系统发生病变，形成关节炎，导致关节滑液分泌量减少、润滑不良，严重的甚至要换装人工关节；二是外伤致残，丧失其功能，或患骨瘤切除，亦要换装人工关节。根据调查推算，我国可能有100～150万关节病人需要做人工关节手术。因此，延长人工关节的使用寿命、改善其生物相容性，是关系到千百万人身体健康的大问题。
目前，现有的人工关节没有设计供应滑液和储藏滑液的功能，只是依赖于润滑性非常差的组织液来润滑，因而关节摩擦面磨损严重，磨损量大。同时，由磨损颗粒引起的异物反应会缩短人工关节使用寿命。近年来的研究发现，人工关节的晚期松动与磨损颗粒(磨屑)不断大量增多及其引起的异物反应有关，因为大量磨屑可引起巨噬细胞和单核细胞大量积聚，并产生多种细胞因子而导致成骨细胞和破骨细胞在形成、数量和代谢功能上失衡，诱发骨吸收，因而造成骨溶解十分严重，从而使假体松动、下沉，丧失其运动功能，须进行手术翻修，这无疑给患者带来了巨大的痛苦和经济损失。为此，国内外在人工关节设计、材料及表面涂层上做了大量的研究，期望改变配副材料来减少磨损和磨屑，但并未显著改善人工关节润滑状况，磨损颗粒引起的相关问题依然大量存在。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种仿生人工关节囊，它具有储存滑液及防止磨损颗粒泄漏进入体内的功能。
本发明的目的第二个目的在于提供上述仿生人工关节囊的制备方法
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种仿生人工关节囊，它包括上、下紧固段及中部囊状结构段，其特点在于，该人工关节囊具有双层结构，其衬底采用网状或实心的医用尼龙，其厚度为0.1-2毫米；表面涂层采用高弹性医用硅橡胶，其厚度为0.1-2毫米。
上述的衬底的内表面还有涂层，该涂层采用壳聚糖或其衍生物，其厚度为20纳米-2毫米。
上述的衬底的内表面及表面涂层的外表面还是涂层，该涂层采用壳聚糖或其衍生物，其厚度为20纳米-2毫米。
一种用于仿生人工关节囊的制造方法，其特征在于，该方法的具体工艺步骤如下：
a)将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；
b)将高弹性医用有机硅的A、B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于尼龙层表面，在140℃-180℃温度下，加热固化3-10分钟，脱膜，即可制得一种尼龙/硅橡胶双层结构仿生人造关节囊；
c)在衬底的内表面还有涂层，将壳聚糖或其衍生物溶解于2％稀醋酸，配制成重量比为3％的壳聚糖/稀醋酸溶液，并将壳聚糖稀醋酸溶液涂覆于上述制备好的尼龙/硅橡胶双层膜的内表面，即尼龙层表面，自然风干，即可制得一种壳聚糖/尼龙/硅橡胶三层结构的仿生人造关节囊。
另一种用于仿生人工关节囊的制造方法，其特征在于，该方法的具体工艺步骤如下：
a)将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；
b)将高弹性医用有机硅的A、B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于尼龙层表面，在140℃-180℃温度下，加热固化3-10分钟，脱膜，即可制得一种尼龙/硅橡胶双层结构仿生人造关节囊；
c)在衬底的内表面及表面涂层的外表面还是涂层，将壳聚糖或其衍生物溶解于2％稀醋酸，配制成重量比为3％的稀醋酸溶液，再将上述制备好的尼龙/硅橡胶双层膜放置于壳聚糖/稀醋酸溶液中，浸泡吸收0.5-24小时，取出，自然风干，即可制得一种双面均有壳聚糖的壳聚糖/尼龙/硅橡胶四层结构的仿生人造关节囊。
与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的优点和突出的特点：本发明的人工关节囊是一个存储、防渗漏机构。由于这个“囊”的存在，将滑液与磨损颗粒都密封人工关节中，不仅可解决滑液的存储问题，保证滑液长时间的润滑效果，减小磨损，而且还可防止由于人工关节材料产生的磨损颗粒渗漏进入体内而引起的异物反应，因此能够实现减小磨损和磨粒副反应的预期功能，延长人工关节的使用寿命。同时，本发明的人工关节囊，具有良好生物相容性、制造工艺简单，成本低，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的第二个实施例的结构示意图。
图3是本发明的第三个实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：参见图1，将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；将5g高弹性医用有机硅MED-4950的A，B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于网状尼龙薄层表面，至厚度为2毫米，在180℃温度下，固化10分钟。脱膜，即可制得尼龙/有机硅双层结构的仿生人造关节囊。
实施例二：参见图2，将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；将5g高弹性医用硅橡胶MED-4950的A，B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于生物医用尼龙薄层表面，至厚度为0.5毫米；在140℃温度下，固化3分钟，制得尼龙/硅橡胶双层复合膜，脱膜。再将壳聚糖溶解于2％稀醋酸，配制成3％(重量比)的壳聚糖/稀醋酸溶液。将上述双层复合膜放置于壳聚糖/稀醋酸溶液中，浸泡吸收20小时，取出，自然风干，即可制得一种双面均有壳聚糖涂层的壳聚糖/尼龙/硅橡胶四层结构的仿生人造关节囊，内、外壳聚糖涂层的厚度各为1毫米。
实施例三：参见图3，将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；将5g高弹性医用硅橡胶MED-4950的A，B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于尼龙薄层表面，至厚度达到1毫米160℃温度下，固化7分钟，制得尼龙/硅橡胶双层复合膜，脱膜待用；将5g壳聚糖溶解于2％稀醋酸溶液中，制得壳聚糖稀醋酸溶液。再将壳聚糖稀醋酸溶液涂覆于尼龙/硅橡胶双层复合膜的内表面，即尼龙层内表面，至厚度为2毫米，自然风干，即可制得单面含有壳聚糖的壳聚糖/尼龙/硅橡胶三层仿生人造关节囊。

Claims (5)

1.一种仿生人工关节囊，它包括上、下紧固段及中部囊状结构段，其特点在于，该人工关节囊具有双层结构，其衬底(1)采用网状或实心的医用尼龙，厚度为0.1-2毫米；表面涂层(2)采用高弹性医用硅橡胶，其厚度为0.1-2毫米。
2.根据权利要求1所述的仿生人工关节囊，其特征在于，在衬底(1)的内表面还有涂层(3)，该涂层(3)采用壳聚糖或其衍生物，其厚度为20纳米-2毫米。
3.根据权利要求1所述的仿生人工关节囊，其特征在于，在衬底(1)的内表面及表面涂层(2)的外表面还是涂层(3、4)，该涂层(3、4)采用壳聚糖或其衍生物，其厚度为20纳米-2毫米。
4.一种用于仿生人工关节囊的制造方法，其特征在于，该方法的具体工艺步骤如下：
a.将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；
b.将高弹性医用有机硅的A、B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于尼龙层表面，在140℃-180℃温度下，加热固化3-10分钟，脱膜，即可制得一种尼龙/硅橡胶双层结构仿生人造关节囊；
c.如果在衬底(1)的内表面还有涂层(3)，将壳聚糖或其衍生物溶解于2％稀醋酸，配制成重量比3％的壳聚糖/稀醋酸溶液，并将壳聚糖稀醋酸溶液涂覆于上述制备好的尼龙/硅橡胶双层膜的内表面，即尼龙层表面，自然风干，即可制得一种壳聚糖/尼龙/硅橡胶三层结构的仿生人造关节囊。
5.一种用于仿生人工关节囊的制造方法，其具体特征在于步骤如下：
a.将生物医用尼龙固定于人造关节囊模具表面并保持形状；
b.将高弹性医用有机硅的A、B组分按1∶1重量比例充分混合均匀，均匀涂覆于尼龙层表面，在140℃-180℃温度下，加热固化3-10分钟，脱膜，即可制得一种尼龙/硅橡胶双层结构仿生人造关节囊；
c.如果在衬底(1)的内表面及表面涂层(2)的外表面还是涂层(3、4)，将壳聚糖或其衍生物溶解于2％稀醋酸，配制成重量比为3％的稀醋酸溶液，再将上述制备好的尼龙/硅橡胶双层膜放置于壳聚糖/稀醋酸溶液中，浸泡吸收0.5-24小时，取出，自然风干，即可制得一种双面均有壳聚糖的壳聚糖/尼龙/硅橡胶四层结构的仿生人造关节囊。
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