[发明专利]一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管及其制备方法

权利要求书

1.一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，其特征是：由内至外分为4层；

第1层与第4层为微纳米纤维膜，第2层和第3层为微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络；

第2层中微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络的微纳米纤维三维网络为纵行取向，第3层中微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络的微纳米纤维三维网络为环形取向；

所述纵行取向是指微纳米纤维三维网络中的微纳米纤维的轴向与输尿管轴向的平均夹角为15～45°，所述环形取向是指微纳米纤维三维网络中的微纳米纤维的轴向与输尿管周向的平均夹角为15～45°；

微纳米纤维三维网络是由高长径比的微纳米纤维构建且超过99％的纤维呈单分散状态的自锁三维网络；所述自锁三维网络是指三维网络在拉伸条件下，随着拉伸应变的增加，拉伸模量增加，直至断裂；所述高长径比是指长径比大于10000；所述单分散状态是指纤维之间不完全并列重叠的状态；

所述微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络中，微纳米纤维三维网络的体积与其中所有微纳米纤维体积和之比大于20:1。

2.根据权利要求1所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，其特征在于，所述微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络中的水凝胶由微纳米纤维三维网络中负载的水凝胶前驱体形成。

3.根据权利要求1所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，其特征在于，所述4层中每一层微纳米纤维的直径范围均为100nm～10μm。

4.根据权利要求1所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，其特征在于，输尿管的内径为5～7mm；第1层的厚度为0.2～0.4mm；第2层和第3层的厚度均为0.8～1.5mm，第4层的厚度为0.05～0.1mm。

5.根据权利要求1所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，其特征在于，第1层至第4层中的微纳米纤维的材质均为聚乳酸、聚己内酯、聚乙丙交酯、聚羟基乙酸或者聚对二氧环己酮。

6.根据权利要求1所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管，其特征在于，微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管的拉伸断裂强度为0.1～1MPa，断裂伸长率为30～80％，耐静水压大于500mmH₂O。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)在静电纺丝工艺I下，且以外径5～7mm的滚筒X作为接收装置制得管状物A；

(2)先按照方向1将片状的取向电纺膜第一次卷绕到管状物A表面得到管状物B；再按照方向2将片状的取向电纺膜第二次卷绕到管状物B表面得到管状物C；

片状的取向电纺膜是在静电纺丝工艺II下，且以滚筒Y作为接收装置接收微纳米纤维时添加水凝胶前驱体制得；所述水凝胶前驱体吸水膨胀后体积增长大于2000％；

方向1是使取向电纺膜的纵向与管状物A轴向一致；方向2是使取向电纺膜的横向与管状物B轴向一致；取向电纺膜的横向是指制备取向电纺膜时滚筒Y的轴向；取向电纺膜的纵向是指与取向电纺膜的横向垂直的方向；

(3)使管状物C中的水凝胶前驱体膨胀，制得管状物D；

(4)将管状物D进行冷冻干燥后套在滚筒Z上作为静电纺丝接收装置，进行静电纺丝包覆一层微纳米纤维膜，制得微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管。

8.根据权利要求7所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管的制备方法，其特征在于，滚筒X的转速为10～200rpm；滚筒Y的外径大于6cm，滚筒Y的转速为800～2000rpm；第一次卷绕的圈数为2圈；第二次卷绕的圈数为2圈；滚筒Z的转速为10～200rpm，滚筒Z的外径为5～7mm。

9.根据权利要求7所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管的制备方法，其特征在于，所述片状的取向电纺膜中，水凝胶前驱体添加量为微纳米纤维的100～500wt％；管状物D中的水凝胶的含水量大于95wt％。

10.根据权利要求7所述的一种微纳米纤维-水凝胶组织工程输尿管的制备方法，其特征在于，使管状物C中的水凝胶前驱体膨胀是指：将管状物C浸渍到过量含交联剂的水溶液中，水凝胶前驱体吸水膨胀形成水合物，且在交联剂的作用下进一步形成水凝胶，水凝胶通过氢键和范德华力固化微纳米纤维三维网络，得到微纳米纤维-水凝胶互穿三维网络。