[发明专利]一种多尺度纤维负泊松比三维导电熔喷非织造布心肌补片

说明书

本发明公开了一种多尺度纤维负泊松比三维导电熔喷非织造布心肌补片，由导电功能的形状记忆聚合物为原材料，采用熔喷非织造布加工方法，制备得到纳微米混合尺度的纤维混合分布的非织造布，能够较好的模拟心肌组织细胞外基质(ECM)的纳微米纤维网络结构。非织造布由多层纤网叠合组成，其中纳微米纤维排列具有一定方向性，与心肌组织的长轴和短轴方向的层状结构、ECM的有序排列结构吻合，呈现负泊松比的结构及性能变化。本发明的熔喷非织造布还具有良好的导电性及稳定信号传导功能、弹性变形功能、及良好的力学性能，且在不同应变下的负泊松比能够与心肌组织收缩和舒张的负泊松比变形吻合，可很好的模拟心肌组织。

技术领域

本发明涉及一种多尺度纤维负泊松比三维导电熔喷非织造布心肌补片。

背景技术

心肌梗死严重威胁着人类的健康与生命，给社会和家庭带来了沉重的负担。而目前对于心肌梗死的治疗方式并不理想。心肌梗死发生后，受损的心肌细胞发生不可逆的死亡，进而被致密的胶原瘢痕组织所替代，而幸存的心肌细胞无法通过自身的增殖、分化补充损失的细胞，只能通过代偿性的肥大，最终引发左心室的重塑和扩大，导致心力衰竭的发生。心肌组织在长轴和短轴方向的结构和性能不同，具有各向异性的结构，长轴和短轴方向均呈现负泊松比效应。因此，通过再生医学手段重建功能性心肌替代癒痕组织将是有效恢复心功能的理想途径。

通过工程化心肌补片用于治疗心肌梗死是一种很有前景的方式。补片需要能够模仿天然心肌的结构并具有一些功能，比如诱导心肌细胞附着和生长，促进在体外的心肌功能化，并且可以修复体内梗死部位。理想的心肌补片应该具有如下特性：1、支架材料具有良好的弹性、可延展性、稳定性、可塑性和有一定的机械强度，不会因必肌细胞的跳动损坏支架。2、具有良好的生物相容性，在体内不引起炎症反应、毒性反应和免疫排斥反应。3、心肌补片具有同步收缩的能力和良好的导电性能进行生物电传导并避免移植体内后发生严重的心率失常。

熔喷法是20世纪50年代发展起来，其生产工艺是采用较高熔融指数的聚合物切片，经过螺杆挤压加热熔融成为流动性能很好的高温熔体后，利用高温高速的热空气流将从喷丝板喷出的熔体细流吹散成很细的纤维，在接收装置上聚集成纤网、并利用自身余热相互粘合缠结成布的过程。

熔体在这种高温、高速气流的作用下会被牵伸成细度只有1-5μm的细丝，同时，这些纤细的纤维丝被牵伸气流拉断为40-70mm的短纤维。然后再牵伸气流的引导下这些短纤维落在成网机上由本身的余热在成网机上互相黏合，形成一张连续的纤维网。在成网机上形成连续的纤维网后经过卷绕机的卷绕成卷、分切机分切，最终形成熔喷无纺布产品。

熔喷非织造技术是目前制造纳米纤维材料的一种重要手段，其具有工艺流程短、设备简单、纤维细(纤维直径达微米级甚至亚纳米级)的显著特点。熔喷法非织造布主要用作复合材料、过滤材料、保温材料、卫生用品、吸油材料及洁净布(擦布)、电池隔膜等，广泛应用于如医疗卫生、汽车工业、过滤材料、环境保护等领域。在国外，熔喷法非织造布主要用作两步法SMS材料和医疗卫生用材料及包覆材料，另外擦拭和吸收材料、过滤及阻隔材料也是熔喷布的重要用途。

利用高速热空气喷吹方法可以制备空气过滤用熔喷纳/微米非织造布，纤维直径为200nm-10μm。通过高速热空气强拉伸可以使纤维直径迅速减小，制备出多尺度纤维。在气流拉伸过程中，纤维优先排列在MD方向，形成有序结构。通过调控纤维排列、孔隙及层状结构，呈现各向异性变化，可以实现非织造布负泊松比效应，在5％单向应变条件下，γ为-0.80±0.3，符合心肌补片负泊松比变形需求，具有减少壁应力及减轻肥厚的显著作用。

构建组织工程心肌补片的支架应具备高孔隙率、良好的力学性能、生物可降解性、生物相容性以及可提供类似细胞外基质的微环境。构建组织工程心肌补片的材料则包括天然材料(胶原、纤维蛋白，壳聚糖，天然ECM，多肽等)和人工合成材料(如PCL)。通过熔喷加工方法可以制备出纳微米纤维非织造布，但其应用领域主要为过滤分离、防护服、口罩等，目前尚未见有心肌组织修复应用领域的熔喷非织造布补片的技术报道。

发明内容