技术领域
本发明涉及技术领域，具体说是一种增强型可吸收结扎夹及其制备方法。
背景技术
相对于传统的丝线结扎，适用于腹腔镜手术的一次性结扎夹操作更加方准确、高效，临床有效性得到认可，并因其适用范围广、用量大、附加值高，受到国内外企业及研究人员广泛关注。目前，结扎夹根据材质主要分为金属夹、不可吸收塑料夹和可吸收结扎夹。
金属夹操作简便、力学性能优异，临床应用广泛，但因其金属特性，存在以下不足：干扰影像学检查，MRI和CT有伪影和偏转；术中使用电凝器时，有导电损伤组织风险；刚性结构，结扎范围较窄。在此基础上，人们研发了不可吸收塑料结扎夹，材质以POM等为主，如Hemolok结扎夹等，这虽然解决了部分不足，但不可吸收塑料夹与金属夹共同存在一个关键问题，即在完成结扎作用后，结扎夹反而成为一种异物，其在体内永久留存，虽然被组织包覆，但仍可能游走至一些重要的血管、神经部位引发炎症反应，甚至导致组织粘连、梗塞、败血症等，相关文献多有报道，给患者健康带来极大隐患。
近年来，随着生物医用材料学的发展，完全可吸收结扎夹应运而生。聚对二氧环己酮（PPDO）具有优良的柔韧性、可加工性，成为可吸收结扎夹的首选原料，如：美国强生安舒栓TM等，但由于其力学强度和模量的影响，结扎夹闭合力较弱，FDA不良事件报告显示，不同型号的强生可吸收结扎夹产品均出现过闭合失灵现象。此外，管腔组织愈合时间仅2周，而所有上市的可吸收结扎夹，如美国强生安舒栓TM、美国泰科Lapro-ClipTM和杭州圣石速丰，完全降解均需180天以上，仍有较长的术后风险期，如炎症、粘连等，为患者康复带来隐患。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种增强型可吸收结扎夹及其制备方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为5%~50%；所述基础材料为聚对二氧环己酮、聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚乙交酯或聚丙交酯；纳米短纤维的直径为300~500nm，长度为20~50μm。
优选的，纳米短纤维为高结晶性纳米短纤维，其中当纳米短纤维为聚乙交酯时，其结晶度为80~90%，取向因子为0.90~0.95；当纳米短纤维为聚丙交酯时，其结晶度为70~80%，取向因子为0.65~0.75。
优选的，所述基础材料为聚对二氧环己酮。
优选的，所述聚酯材料为聚乙交酯。
优选的，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为10%~30%。
本发明还公开了一种增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压8~30KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径1~10μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚乙交酯或聚丙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径300~500nm的纳米纤维；
当步骤①所得聚酯纤维束的材料为聚乙交酯时两次热拉伸的温度分别为180℃和160℃；当步骤①所得聚酯纤维束的材料为聚丙交酯时两次热拉伸的温度分别为150℃和130℃；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷2~3小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为20~50μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为5%~50%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚对二氧环己酮、聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯；
当基础材料为聚对二氧环己酮时，挤出温度为110~160℃；当基础材料为聚三亚甲基碳酸酯时，挤出温度为80~150℃；当基础材料为聚己内酯时，挤出温度为70~130℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为80~100MPa，模具温度为40~50℃，保温时间为2~3小时；
注射温度和步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料中的基础材料的种类有关，当基础材料为聚对二氧环己酮时，注射温度为110~160℃；当基础材料为聚三亚甲基碳酸酯时，注射温度为80~150℃；当基础材料为聚己内酯时，注射温度为70~130℃。
优选的一种增强型可吸收结扎夹的制备方法，步骤③中还包括将所得长度为20~50μm的纳米短纤维高结晶的步骤，具体的，将所得纳米短纤维置于真空烘箱中梯度升温，使得纳米短纤维熟化结晶，得到高结晶性纳米短纤维；
当纳米短纤维的材料为聚乙交酯时，梯度升温的操作为分别在120℃、140℃和160℃下依次平衡2~3小时；
当纳米短纤维的材料为聚丙交酯时，梯度升温的操作为分别在80℃、100℃和120℃下依次平衡2~3小时。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的增强型可吸收结扎夹，闭合力强，不会出现闭合失灵的现象，这是由于该增强型可吸收结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，基础材料的熔点或加工温度较低，纳米短纤维的熔点较高，两者混合在一起时，利用两者的温度差，可以使纳米短纤维保持结晶状态均匀分散在基础材料熔体中；该复合材料既保持了单组份高分子材料断裂伸长率较高，柔韧性好，对血管等组织的损伤小的优点，可以在人体组织内保持较好的拉伸强度和断裂伸长率，又可以大幅度的提高材料的拉伸强度。本发明的增强型可吸收结扎夹具有良好生物相容性和生物可降解性，使用以后不会造成组织粘连、梗塞、败血症等现象，在降解过程中，由于纳米短纤维的聚酯材料如聚乙交酯或聚丙交酯的水解比较快，一般在30天后会在结扎夹的内部形成区域酸性环境，加速基础材料的降解，将基础材料的吸收时间由原来的180天大幅缩短为90天，并且无异物不良反应的产生，能够满足医用材料的临床要求。
本发明的增强型可吸收结扎夹的制备方法，工艺设计奇特，利用基础材料和纳米短纤维的熔点差将纳米短纤维均匀分散在基础材料中，保持了两种材料各自的优点，并将缺点互补，得到了力学性能优异、生物相容性好，生物可降解性好的复合材料，然后将复合材料采用一次注塑工艺得到增强型结扎夹，工艺操作流程少，能够实现工业化生产。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种增强型可吸收结扎夹及其制备方法，通过以下技术方案实现：
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为5%~50%；所述基础材料为聚对二氧环己酮、聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚乙交酯或聚丙交酯；纳米短纤维的直径为300~500nm，长度为20~50μm。
优选的，纳米短纤维为高结晶性纳米短纤维，其中当纳米短纤维为聚乙交酯时，其结晶度为80~90%，取向因子为0.90~0.95；当纳米短纤维为聚丙交酯时，其结晶度为70~80%，取向因子为0.65~0.75。
优选的，所述基础材料为聚对二氧环己酮。
优选的，所述聚酯材料为聚乙交酯。
优选的，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为10%~30%。
本发明还公开了一种增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压8~30KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径1~10μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚乙交酯或聚丙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径300~500nm的纳米纤维；
当步骤①所得聚酯纤维束的材料为聚乙交酯时两次热拉伸的温度分别为180℃和160℃；当步骤①所得聚酯纤维束的材料为聚丙交酯时两次热拉伸的温度分别为150℃和130℃；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷2~3小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为20~50μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为5%~50%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚对二氧环己酮、聚三亚甲基碳酸酯或聚己内酯；
当基础材料为聚对二氧环己酮时，挤出温度为110~160℃；当基础材料为聚三亚甲基碳酸酯时，挤出温度为80~150℃；当基础材料为聚己内酯时，挤出温度为70~130℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为80~100MPa，模具温度为40~50℃，保温时间为2~3小时；
注射温度和步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料中的基础材料的种类有关，当基础材料为聚对二氧环己酮时，注射温度为110~160℃；当基础材料为聚三亚甲基碳酸酯时，注射温度为80~150℃；当基础材料为聚己内酯时，注射温度为70~130℃。
优选的对于挤出温度和注射温度的选择，和基础材料的种类及纳米短纤维在其中的含量有关，具体的如表1所示。
表1 挤出温度的选择数据表
优选的一种增强型可吸收结扎夹的制备方法，步骤③中还包括将所得长度为20~50μm的纳米短纤维高结晶的步骤，具体的，将所得纳米短纤维置于真空烘箱中梯度升温，使得纳米短纤维熟化结晶，得到高结晶性纳米短纤维；
当纳米短纤维的材料为聚乙交酯时，梯度升温的操作为分别在120℃、140℃和160℃下依次平衡2~3小时；
当纳米短纤维的材料为聚丙交酯时，梯度升温的操作为分别在80℃、100℃和120℃下依次平衡2~3小时。
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
本发明实施例中的纤维结晶度和取向度测试方法均采用广角X射线衍射法。
实施例1
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为5%；所述基础材料为聚对二氧环己酮；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚乙交酯；纳米短纤维的直径为300nm，长度为20μm。
实施例2
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为50%；所述基础材料为聚三亚甲基碳酸酯；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚丙交酯；纳米短纤维的直径为500nm，长度为50μm。
实施例3
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为10%；所述基础材料为聚己内酯；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚乙交酯；纳米短纤维的直径为400nm，长度为30μm。
实施例4
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为40%；所述基础材料为聚三亚甲基碳酸酯；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚丙交酯；纳米短纤维的直径为350nm，长度为40μm；纳米短纤维为高结晶性纳米短纤维，其结晶度为70~80%，取向因子为0.65~0.75。
实施例5
一种增强型可吸收结扎夹，该结扎夹采用的材料由基础材料和纳米短纤维组成，纳米短纤维保持结晶形态均匀分散于基础材料中，纳米短纤维在复合材料中的质量百分比为30%；所述基础材料为聚对二氧环己酮；所述纳米短纤维为聚酯材料，所述聚酯材料为聚乙交酯；纳米短纤维的直径为450nm，长度为35μm；纳米短纤维为高结晶性纳米短纤维，其结晶度为80~90%，取向因子为0.90~0.95。
实施例6
实施例1的增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压8KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径1μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚乙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，两次热拉伸的温度分别为180℃和160℃，每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径300nm的纳米纤维；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷2小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为20μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为5%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚对二氧环己酮，挤出温度为110℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为80MPa，模具温度为40℃，保温时间为2小时，注射温度为110℃。
实施例7
实施例2的增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压30KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径1~10μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚丙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，两次热拉伸的温度分别为150℃和130℃；每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径500nm的纳米纤维；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷3小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为50μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为50%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚三亚甲基碳酸酯，挤出温度为80℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为100MPa，注射温度为150℃，模具温度为50℃，保温时间为3小时。
实施例8
实施例3的增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压10KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径5μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚乙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，两次热拉伸的温度分别为180℃和160℃，每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径400nm的纳米纤维；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷2.5小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为30μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为10%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚己内酯，挤出温度为100℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为90MPa，注射温度为100℃，模具温度为45℃，保温时间为2.5小时。
实施例9
实施例4的增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压20KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径8μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚丙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，两次热拉伸的温度分别为150℃和130℃，每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径350nm的纳米纤维；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷2小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为40μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为40%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚三亚甲基碳酸酯，挤出温度为110℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为80MPa，注射温度为90℃，模具温度为50℃，保温时间为3小时。
实施例10
实施例5的增强型可吸收结扎夹的制备方法，包括以下步骤：
①将聚酯材料在100℃下真空干燥24h，在氮气保护下，置于纺丝装置螺杆中熔融，在电压25KV下，以恒定速度挤出喷丝，漩涡冷却液槽接收后得到直径1~10μm的聚酯纤维束；所述聚酯材料为聚乙交酯；
②在氮气保护下，将步骤①所得聚酯纤维束经过两次热拉伸，两次热拉伸的温度分别为180℃和160℃，每次拉伸倍数为5~8倍，得到直径450nm的纳米纤维；
③将步骤②所得纳米纤维置于-100℃以下的液氮中深冷3小时，经过高速粉碎机粉碎后过筛，得到长度为35μm的纳米短纤维；
④将步骤③所得纳米短纤维加入基础材料中，混合均匀，其中步骤③所得纳米短纤维的质量百分比为30%，然后双螺杆挤出，裁切制粒，得到医用纳米纤维增强型复合材料；
所述基础材料为聚对二氧环己酮，挤出温度为120℃；
⑤将步骤④所得医用纳米纤维增强型复合材料采用一次性注射成型法，调控工艺参数得到增强型可吸收结扎夹；所述的工艺参数包括注射温度，注射速度，注射压力，模具温度和保温时间；其中注射速度为50mm/s，注射压力为90MPa，注射温度为120℃，模具温度为45℃，保温时间为2小时。
实施例6~10的增强型可吸收结扎夹的力学性能和生物相容性进行检测，结果如表2所示。
表2 实施例6~10的增强型可吸收结扎夹的力学性能和生物相容性检测数据
由表2的检测数据可以看出，本发明的增强型可吸收结扎夹的闭合力均在30以上，拉伸强度在60MPa以上，MTT法的细胞毒性为0级，24h细胞粘附率在75%以上，具有很好的生物相容性，满足结扎夹的医用要求。
将90只新西兰大白兔平均分为3组，分别使用上市强生PPDO结扎夹（对照1组），实施例5的增强型可吸收结扎夹（实验组）和不可吸收丝线（对照2组）在开腹胆囊切除术中封闭胆囊管及胆囊动脉，术后2周、4周、2月、3月、4月、6月观察相关组织变化和结扎物情况，每组一次解剖5只。
术后2周，对照1组和对照2组出现不同程度的水肿，实验组基本无水肿，两组结扎夹均未脱落，取出结扎夹测试，闭合力无显著变化，增强型结扎夹拉伸强度（平均34N左右）高于PPDO结扎夹（平均30N左右），丝线组无明显变化。
4周对照1组和对照2组的水肿基本消退，组织愈合良好，未见感染等现象；增强型结扎夹闭合力无显著变化，均未脱落，PPDO结扎夹闭合力轻微降低，出现1例脱落。增强型结扎夹拉伸强度（平均33N左右）高于PPDO结扎夹（平均29N左右）。丝线无明显变化。
2月组织愈合良好；增强型结扎夹均破碎为小块并脱落，被组织包覆，部分可见。PPDO结扎夹仍保持完整，但强度逐渐下降，4例脱落。丝线无明显变化。
3月组织愈合良好；增强型结扎夹均破碎为小块并脱落，碎块降解明显，其中4例完全降解，剩余1例仅少量可见。PPDO结扎夹强度更低，均发生脱落，其中2例破碎，3例仍保持完整。丝线无明显变化。
4月组织愈合良好；增强型结扎夹已完全降解，镜下不可见。PPDO结扎夹均发生破碎脱落，降解明显，剩余部分可见。丝线无明显变化。
6月组织愈合良好；增强型结扎夹已完全降解，镜下不可见。PPDO结扎夹均发生破碎脱落，降解显著，其中3例完全降解，剩余2例仍少量可见。丝线无明显变化。
表3 对照1组和实验组的降解情况表
由以上分析可以看出，本发明的增强型可吸收结扎夹在3个月内就可达到降解目的，降解时间远远小于现有市售产品的6个月周期，大大降低了异物炎症反应。