[01732136]仿生型补片的设计制造及在腹壁疝修补术中的应用研究

针对目前补片存在的缺陷,结合人体腹壁局部解剖结构,我们设计了一种具有仿生结构的补片,以期解决现有补片与机体不匹配、过量瘢痕增生、产生粘连以及术后慢性疼痛等难题本项目通过计算机软件设计了一种用于腹壁疝修补且具有生物仿生结构的复合补片。该补片以轻质聚丙烯网为支撑层,模拟腹横筋膜提供力学强度;以聚乳酸等生物可降解材料为原料,在支撑层内面构筑由纳米纤维丝制成的三维多孔膜结构,模拟腹膜壁层作为补片的防粘连层;以透明质酸钠等亲水性天然材料修饰支撑层外面,模拟细胞外基质成分作为补片的诱导层,诱导机体细胞长入及增殖。这种多层复合的仿生结构可以促进间皮细胞和新生毛细血管生长,诱导腹膜重新生成,抑制成纤维细胞增殖和胶原沉积导致的过量瘢痕。同时,纳米纤维丝构成的防粘连层具有独特的三维空隙结构,利于组织内源性修复,一旦发生感染,适当孔径的微孔为吞噬细胞的进入提供通道,避免了二次手术。 该项目主要解决的关键技术与创新点包括： （1）首次将生物仿生结构引入腹壁疝修补片的设计,具有独特的结构新颖性。仿生型补片以轻质聚丙烯网为支撑层提供足够力学强度的同时,开创性地引入防粘连层和诱导层概念。 （2）等离子体技术改变支撑层惰性疏水特性,解决诱导层与支撑层界面结合问题,其惰性界面表面修饰活化后,利于新生组织与支撑层的有机融合。以透明质酸等亲水性天然生物材料得到的诱导层模拟细胞外基质成分,促进腹膜间皮细胞生长,诱导新生毛细血管长入,激发腹膜内源性修复,减轻患者不适和慢性炎症。该研究于2018年申请了中国发明专利（发明名称：一种两亲性医用软组织修复微孔膜及其制备方法和用途,申请号：201811316695.9）。 （3）该仿生型补片的防粘连层由静电纺丝工艺制备而成。以聚乳酸等人工合成高分子材料制备的纳米至亚微米纤维膜具有高比表面积和多孔结构,具备与支撑层匹配的拉伸强度和伸长率;防粘连层独特的三维孔隙结构可阻挡成纤维细胞长入,有效降低术后腹腔脏器和腹壁修补区域的粘连发生率,同时利于组织液交换和吞噬细胞的进入,促进缺损部位的修复。 （4）该仿生型补片可有效解决现有进口与国产上市补片的缺陷及其引发的不良反应,改善植入物与机体的适配性,为广大患者带来福音。产品的换代升级可改变现有疝修补片市场格局,减轻患者经济负担,造福于民。 作为一种Ⅲ类植入型医疗器械,仿生补片的安全性至关重要。参照中国药典2015年版四部及相关国家和行业标准,对仿生型补片物理化学性能进行了研究,并建立了相应的检测方法。在此基础上,参照国家药品监督管理局《疝修补补片产品注册技术审查指导原则》的要求制定了产品的质量标准。为证明其安全性,对仿生补片进行了细胞毒性试验、皮内刺激反应试验、致敏试验等研究,结果证实该补片具有良好生物相容性。动物有效性试验结果亦证明,选用仿生补片的A、B两组生成的新生血管多于上市对照C组。A、B两组动物在炎症反应不大于C组的情况下,防粘连效果和促组织内源性修复效果均优于上市对照品。 通过以上研究,该项目的研究开发有望打破国外公司在复合补片领域占比过多的现状,促进复合补片国产化进程,降低售价,减轻患者负担;制备过程无动物源成分引入,提高了产品的生物安全性;独特的仿生结构可减少粘连等情况的发生,促进机体内源性修复,改善修补效果。具有良好的产业化前景,市场效益和经济效益显著。该项目获得2020年度山东生物医学工程学会科学技术奖二等奖。