鼓膜修复支架材料、制备方法以及鼓膜修复支架的制备方法

1.本发明涉及材料技术领域，特别涉及一种鼓膜修复支架材料、制备方法以及鼓膜修复支架的制备方法。


背景技术：

2.鼓膜位于外耳道内侧端，构成中耳的外侧壁，外界声波经外耳道引起鼓膜振动，鼓膜通过振动的形式将声音传递到中耳，再传递至内耳、大脑听觉皮层。鼓膜是由外侧的上皮细胞层、中间的纤维层、内层的粘膜组成。研究表明，鼓膜中间的纤维层是鼓膜力学及声学特性的最重要的组成。
3.鼓膜是中耳最外侧门户，由它把外耳与中耳内容结构隔开，保护并维系着中耳结构与功能。而鼓膜穿孔是耳鼻喉科医生日常门诊治疗的最多疾病之一。在日常生活中，由于感冒、中耳炎、钝物穿刺等都会造成鼓膜穿孔。鼓膜穿孔后外界的细菌、污水、异物可经穿孔进行中耳引起感染流脓。此外，鼓膜穿孔后，鼓膜有效振动面积减少，减弱了传入内耳的外界声波的能量，致使听觉能力下降；更严重的会导致穿孔继续增大，导致听力显著下降而影响日常言语交流能力。
4.鼓膜穿孔不能自然愈合基本原理是：各种原因导致鼓膜外侧上皮层不能沿鼓膜既有平面爬行而沿穿孔缘内翻导致上皮接触抑制所致。鼓膜穿孔不能愈合就需要手术修补。鼓膜修补手术原理是：重建鼓膜外侧上皮层与内侧黏膜层爬行的支架，创造有利于鼓膜外侧上皮层与内侧黏膜层爬行的条件与环境。目前，临床手术多采用软骨、软骨膜及颞肌筋膜作为支架的方法进行鼓膜穿孔修复，但它们都与天然鼓膜结构声学特性与力学特性差异较大，达不到正常鼓膜振动特性。软骨板修复后的鼓膜力学性能接近正常鼓膜，但由于其自身的特性，其声学性能出现明显下降；颞肌筋膜与鼓膜声学性能相似，但其力学性能与正常鼓膜相差较明显。此外，鼓膜修补手术中修补穿孔的移植物的内外侧均暴露在空气之中，仅移植物周边与人体组织接触，且没有知名的滋养血管，手术处理不当极易失败。移植物未成活就需要重新手术，给患者带来了极大的身心痛苦及经济负担，并造成一定程度的社会负担。
5.因此，临床手术中亟需一种兼具优异力学及声学性能的鼓膜支架，用于临床鼓膜修复手术。


技术实现要素：

6.为解决上述相关技术中存在的技术问题，本技术提供一种鼓膜修复支架材料、制备方法以及鼓膜修复支架的制备方法，旨在提供一种兼具优异力学、声学性能和生物可降解性的鼓膜修复支架材料，以及用该材料制备的鼓膜修复支架。具体内容如下：
7.第一方面，本发明提供一种鼓膜修复支架材料，所述鼓膜修复支架材料是由生物可降解材料组成的孔隙一致，且层间堆叠的层状纤维网；
8.其中，所述生物可降解材料为聚乳酸、乳酸/乙醇酸共聚物和聚己内酯中的任意一种；
9.所述孔隙为正多边形。
10.可选地，所述孔隙为正方形，所述正方形的边长为150μm-160μm。
11.可选地，所述孔隙为正六边形，所述正六边形的边长为70μm-80μm。
12.可选地，所述层状纤维网的纤维丝的直径为10μm-30μm。
13.可选地，所述层状纤维网的厚度均一，所述厚度为60μm-70μm。
14.第二方面，本发明提供一种上述第一方面所述的鼓膜修复支架材料的制备方法，所述方法包括：利用静电熔融直写技术将生物可降解材料进行熔融、堆叠纺丝，形成孔隙一致，且层间堆叠的层状纤维网。
15.其中，所述生物可降解材料为聚乳酸、乳酸/乙醇酸共聚物和聚己内酯中的任意一种；
16.所述孔隙为正多边形。
17.可选地，所述孔隙为正方形，所述正方形的边长为150μm-160μm。
18.可选地，所述孔隙为正六边形，所述正六边形的边长为70μm-80μm。
19.第三方面，本发明提供一种鼓膜修复支架的制备方法，包括：对上述第一方面任一所述的鼓膜修复支架材料进行裁剪，获得与待修复鼓膜穿孔的形状、大小一致的鼓膜修复支架中间材料，并向所述鼓膜修复支架中间材料的表面依次涂覆胶原蛋白和细胞生长因子，得到鼓膜修复支架。
20.可选地，所述胶原蛋白为ii型胶原蛋白。
21.相较于相关技术，本技术提供的鼓膜修复支架材料、制备方法以及鼓膜修复支架的制备方法至少具有以下优点：
22.1、本发明提供了一种鼓膜修复支架材料，该鼓膜修复支架材料是由生物可降解材料制备得到，同时，该鼓膜修复支架材料具有孔隙形状一致，且层间堆叠的层状纤维网状结构，能够满足鼓膜修复支架材料对声学性能的要求。此外，由于该层状纤维网的孔隙为特定形状的多边形(孔隙的形状可均为正方形，也可均为正六边形)，相同的边长使层间堆叠的层状纤维网具备优秀的抗变形能力，因而具有具备优异的力学性能，便于细胞附着生长以及能够实现个性化参数调控。
23.2、本发明提供了一种鼓膜修复支架材料的制备方法，通过将静电熔融直写技术应用到鼓膜修复支架材料的制备当中，有效提升了纺丝过程中，纤维丝在层间重复堆叠的一致性，保持层间堆叠的层状纤维网的孔隙形状、大小均一，提高鼓膜修复支架材料制备的合格率。此外，静电熔融直写技术能够实现微米级的精确制造，这为制造精确的人工鼓膜支架提供了技术支持，为广大鼓膜穿孔患者实现精准修补带来了希望。
24.3、本发明提供一种鼓膜修复支架的制备方法，通过向裁剪得到的鼓膜修复支架中间材料的表面涂覆胶原蛋白，模拟出鼓膜的膜结构，再向成膜的胶原蛋白表面涂覆细胞生长因子，帮助细胞快速在鼓膜上再生生长，实现鼓膜穿孔在鼓膜支架中间材料降解完之前愈合。通过该方法得到的鼓膜修复支架，不仅能够实现鼓膜定制可降解修补，还能有效缩短患者鼓膜穿孔治愈时间。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出了本发明实施例提供的一种鼓膜修复支架材料的结构示意图；
27.图2示出了本发明实施例提供的另一种鼓膜修复支架材料的结构示意图；
28.图3示出了本发明实施例提供的鼓膜修复支架修复鼓膜穿孔示意图；
29.图4示出了本发明实施例提供的鼓膜修复支架材料的弯曲刚度测试图；
30.图5示出了本发明实施例提供的鼓膜修复支架材料的ldv测试图。
具体实施方式
31.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
32.实施例中未注明具体实验步骤或者条件，按照本领域内的现有技术所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
33.为了提供一种兼具优异力学、声学性能的鼓膜修复支架材料，本技术提出的技术构思为：将生物可降解材料通过静电熔融直写技术进行熔融、堆叠纺丝，得到鼓膜修复支架材料，使得制备得到的鼓膜修复支架材料具有孔隙形状一致，且层间堆叠的层状纤维网状结构，满足鼓膜修复支架材料对声学性能的要求；此外，由于该层状纤维网的孔隙为特定形状的多边形(孔隙的形状可均为正方形，也可均为正六边形)，相同的边长使层间堆叠的层状纤维网具备优秀的抗变形能力，因而具有具备优异的力学性能。
34.基于上述技术构思，本技术实施例提供了一种鼓膜修复支架材料、制备方法以及鼓膜修复支架的制备方法。
35.第一方面，本发明提供一种鼓膜修复支架材料，该鼓膜修复支架材料是由生物可降解材料组成的孔隙一致，且层间堆叠的层状纤维网；
36.其中，生物可降解材料为聚乳酸、乳酸/乙醇酸共聚物和聚己内酯中的任意一种；
37.孔隙为正多边形。
38.具体实施时，本发明提供的鼓膜修复支架材料是由生物可降解材料制备得到，因此，作为鼓膜修复支架材料能够在鼓膜修复过程中自行降解消失，不存在排异方面的风险。同时，该鼓膜修复支架材料具有孔隙形状一致，且层间堆叠的层状纤维网状结构，能够满足鼓膜修复支架材料对声学性能的要求。此外，由于该层状纤维网的孔隙为特定形状的多边形(孔隙的形状可均为正方形，也可均为正六边形)，相同的边长使层间堆叠的层状纤维网具备优秀的抗变形能力，因而具有具备优异的力学性能。
39.可选地，孔隙为正方形，正方形的边长为150μm-160μm。
40.图1示出了本发明实施例提供的一种鼓膜修复支架材料的结构示意图，该示意图示出了鼓膜修复支架材料具有层间堆叠的层状纤维网状结构，且层与层之间的重复堆叠依旧保持纤维网状结构的空隙为各边长度均为150μm的正方形，相同的边长使层间堆叠的层
状纤维网在受力的情况下，具备优秀的抗变形能力，因而具有具备优异的力学性能。
41.可选地，孔隙为正六边形，正六边形的边长为70μm-80μm。
42.图2示出了本发明实施例提供的一种鼓膜修复支架材料的结构示意图，该示意图示出了鼓膜修复支架材料具有层间堆叠的层状纤维网状结构，且层与层之间的重复堆叠依旧保持纤维网状结构的孔隙为正六边形，且各边长度均为80μm，使得孔隙的最大孔径达到160μm，保证孔隙大小能够满足声学性能的同时，相同的边长使层间堆叠的层状纤维网在受力的情况下，具备优秀的抗变形能力，因而具有具备优异的力学性能。
43.可选地，层状纤维网的纤维丝的直径为10μm-30μm。
44.具体实施时，本发明通过控制纤维丝直径和堆叠层数，来获得兼具优异力学、声学性能的层间堆叠的层状纤维网结构的材料，优选的层状纤维网的纤维丝的直径为10μm-30μm。
45.可选地，层状纤维网的厚度均一，厚度为60μm-70μm。
46.第二方面，本发明提供一种上述第一方面所述的鼓膜修复支架材料的制备方法，该方法包括：利用静电熔融直写技术将生物可降解材料进行熔融、堆叠纺丝，形成孔隙一致，且层间堆叠的层状纤维网。
47.其中，生物可降解材料为聚乳酸、乳酸/乙醇酸共聚物和聚己内酯中的任意一种；
48.孔隙为正多边形。
49.具体实施时，本发明提供的鼓膜修复支架材料的制备方法，通过将静电熔融直写技术应用到鼓膜修复支架材料的制备当中，有效提升了纺丝过程中，纤维丝在层间重复堆叠的一致性，保持层间堆叠的层状纤维网的孔隙形状、大小均一，提高鼓膜修复支架材料制备的合格率。此外，静电熔融直写技术能够实现微米级的精确制造，这为制造精确的人工鼓膜支架提供了技术支持，为广大鼓膜穿孔患者实现精准修补带来了希望。
50.可选地，孔隙为正方形，正方形的边长为150μm-160μm。
51.可选地，孔隙为正六边形，正六边形的边长为70μm-80μm。
52.第三方面，本发明提供一种上述第一方面所述鼓膜修复支架的制备方法，包括：对上述第一方面任一所述的鼓膜修复支架材料进行裁剪，获得与待修复鼓膜穿孔的形状、大小一致的鼓膜修复支架中间材料，并向鼓膜修复支架中间材料的表面依次涂覆胶原蛋白和细胞生长因子，得到鼓膜修复支架。
53.图3示出了本发明实施例提供的鼓膜修复支架修复鼓膜穿孔示意图，如图3所示，通过将鼓膜修复支架材料裁剪为与鼓膜穿孔大小相适配的形状，并向裁剪得到的鼓膜修复支架中间材料的表面依次涂覆胶原蛋白和细胞生长因子，再用明胶海绵(gelfoam 174，fizer)粘贴到鼓膜纤维层上，完成整个鼓膜修复。其中，鼓膜修复支架中间材料的表面涂覆胶原蛋白能够模拟出鼓膜的膜结构，这有助于后续再生细胞在模拟出的鼓膜的膜结构表面生长；再向成膜的胶原蛋白表面涂覆细胞生长因子，帮助细胞快速在鼓膜上再生生长，实现鼓膜穿孔在鼓膜支架中间材料降解完之前愈合。通过该方法得到的鼓膜修复支架，不仅能够实现鼓膜定制可降解修补，还能有效缩短患者鼓膜穿孔治愈时间。
54.可选地，胶原蛋白为ii型胶原蛋白。
55.具体实施时ii型胶原蛋白还能够提高支架抵抗变形的能力。
56.为使本领域技术人员更加清楚地理解本技术，现通过以下实施例对本技术所述的
碳负极材料的制备方法进行详细说明。
57.实施例1
58.使用带有静电熔融纺丝模块的生物支架打印机，首先通过计算机软件在打印床上绘制虚拟特定的形状，如图1所示。制备图1结构形式时，高分子聚合物放置在集料桶中，通过加热将高分子聚合物变成熔融态，集料桶喷嘴直径为250微米，喷嘴至打印床的距离2.5mm，并施加8.15kv电压制备15微米纤维，通过在喷嘴与打印床之间施加电压形成稳定低流速的熔融射流，直接将熔融态高分子聚合物打印在打印床上，通过顺序一致堆叠打印形成图1所示的层间(4层)堆叠的层状纤维网结构。
59.采用dma动态力学实验、单轴拉伸实验、弯曲刚度实验对制备得到的层(4层)状纤维网进行力学性能检测。图4示出了本发明实施例提供的鼓膜修复支架材料的弯曲刚度测试图，如图4所示，弯曲刚度实验曲线符合人鼓膜实验曲线，因此，具有较好的力学性能。
60.采用ldv测试层(4层)状纤维网的声学性能，图5示出了本发明实施例提供的鼓膜修复支架材料的ldv测试图，如图5所示，测试样品表面幅频曲线及第一共振频率，得到鼓膜第一个共振频率在1000hz左右，基本符合人耳鼓膜传声特性。
61.使用耳部内窥镜系统垂直鼓膜表面观察鼓膜穿孔形状，通过图像识别技术得到穿孔形状，再对通过静电熔融直写获得的鼓膜修复支架材料进行切割得到鼓膜修复支架中间材料，依次在支架中间材料表面涂上ii型胶原蛋白和细胞生长因子(egf)，再用明胶海绵(gelfoam 174，fizer)粘贴到鼓膜纤维层上，完成整个鼓膜修复支架的制备。
62.实施例2
63.使用带有静电熔融纺丝模块的生物支架打印机，首先通过计算机软件在打印床上绘制如图2所示的虚拟特定的形状，制备图2结构形式时，高分子聚合物放置在集料桶中，通过加热将高分子聚合物变成熔融态，集料桶喷嘴直径为250微米，喷嘴至打印床的距离2.5mm，并施加8.15kv电压制备20微米纤维，通过在喷嘴与打印床之间施加电压形成稳定低流速的熔融射流，直接将熔融态高分子聚合物打印在打印床上，通过顺序一致堆叠打印形成图2所示的层间(3层)堆叠的层状纤维网结构。
64.采用dma动态力学实验、单轴拉伸实验、弯曲刚度实验对制备得到的层(4层)状纤维网进行力学性能检测。
65.采用ldv测试层(3层)状纤维网的声学性能，主要测试样品表面幅频曲线及第一共振频率，得到鼓膜第一个共振频率在750hz左右，基本符合人耳鼓膜传声特性。
66.使用耳部内窥镜系统垂直鼓膜表面观察鼓膜穿孔形状，通过图像识别技术得到穿孔形状，再切割得到鼓膜修复支架中间材料，依次在支架中间材料表面涂上ii型胶原蛋白和细胞生长因子(egf)，再用明胶海绵(gelfoam 174，fizer)粘贴到鼓膜纤维层上，完成整个鼓膜修复支架的制备。
67.以上对本发明所提供的一种鼓膜修复支架材料、制备方法以及鼓膜修复支架的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。