PP型經(jīng)編盆底補片的制備及其性能研究

陳小菊 陳艷春 張佩華

1. 常州市康蒂娜醫(yī)療科技有限公司，江蘇 常州 213001；

2. 東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620

女性盆底功能障礙性疾病(Pelvic Floor Dysfunction， PFD)由女性盆底功能受損引發(fā)，其主要癥狀有尿失禁、器官脫垂、慢性疼痛等，會嚴(yán)重影響女性身心健康和生活質(zhì)量[1-2]。目前，常規(guī)的手術(shù)治療方式存在效果差及術(shù)后疼痛等問題，病患的痛苦不能徹底解決[3-4]。近年來，生物醫(yī)用紡織技術(shù)的發(fā)展使得經(jīng)編盆底補片逐漸成為了治療PFD的一種良好方法，其具有效果好、安全性高及成本低等優(yōu)勢[5]。

聚丙烯(PP)是一種高分子聚合物材料，其強力高、彈性好、安全性強。當(dāng)前，盆底補片的“骨架”結(jié)構(gòu)材料大多以PP為主，但單一的PP產(chǎn)品柔韌性較差，生物相容性和生物可降解性存在不足[6]。因此，開發(fā)力學(xué)性能、生物相容性和生物可降解性良好的醫(yī)用盆底補片，探索其在可降解條件下的性能變化，是當(dāng)前急需解決的問題。

聚乳酸(PLA)生物可降解性及生物相容性良好，但性質(zhì)較脆，較難起到術(shù)后支撐的作用[7]。本文將采用熔融紡絲技術(shù)先紡制出PP、PLA單絲，然后利用現(xiàn)代紡織成型技術(shù)編織出PP/PLA復(fù)合盆底補片，并與兩種純PP經(jīng)編盆底補片進行綜合比較，研究它們在PBS磷酸緩沖液體外模擬條件下的拉伸強力損失率及質(zhì)量損失率，以期為研發(fā)高品質(zhì)復(fù)合盆底補片提供參考。

1 試驗

1.1 試驗主要材料與設(shè)備

主要材料：PP、PLA高聚物切片，深圳光華偉業(yè)股份有限公司；無水乙醇，上海市凌峰化學(xué)試劑有限公司。

主要設(shè)備：雙螺桿共混儀、Nikon ECLIPSE E200生物顯微鏡、FA2004N電子天平、YG141N數(shù)字式織物厚度儀、YG061F電子單紗強力儀。

1.2 單絲的制備

首先，利用無水乙醇對高聚物切片進行清洗和除雜；然后，將切片加入雙螺桿共混儀中，調(diào)整溫度及紡絲速度等參數(shù)，獲得品質(zhì)穩(wěn)定的單絲；最后，將紡制的單絲卷繞到筒子上，備用。制備的PP及PLA單絲的基本性能如表1所示。

表1 制備的PP及PLA單絲的基本性能

1.3 PP型經(jīng)編盆底補片的制備

采用機號E為20的拉舍爾經(jīng)編機，結(jié)合經(jīng)編組織的墊紗運動，編織3種不同類型的PP型經(jīng)編盆底補片。

1.3.1 PP-1經(jīng)編盆底補片

使用制得的PP單絲制備PP-1經(jīng)編盆底補片，其墊紗數(shù)碼及穿紗方式如下。

GB1：1-0/0-1//，滿穿。

GB2：0-0/2-2/1-1/3-3/0-0/3-3/1-1/2-2/0-0/3-3//，1穿1空。

GB3：3-3/1-1/2-2/0-0/3-3/0-0/2-2/1-1/3-3/0-0//，1穿1空。

上機工藝參數(shù)：GB1、GB2、GB3的送經(jīng)量分別為(1760±50)、(1150±50)及(900±50) mm/(480個線圈)，上機線圈密度為12.0橫列/cm，機上門幅(85±5)cm，牽拉門幅為(79±5)cm。

1.3.2 PP-2經(jīng)編盆底補片

使用制得的PP單絲制備PP-2經(jīng)編盆底補片，其墊紗數(shù)碼及穿紗方式如下。

GB1：2-3/2-1/2-3/1-0/1-2/1-0//，1穿1空。

GB2：1-1/1-0/1-0/2-2/2-3/2-3//，1空1穿。

GB3：1-0/1-2/1-0/2-3/2-1/2-3//，1穿1空。

上機工藝參數(shù)：GB1、 GB2、 GB3的送經(jīng)量分別為(2150±50)、(1420±50)及(1970±50) mm/(480個線圈)，上機線圈密度為11.0橫列/cm，機上門幅為(110±5)cm， 牽拉門幅為(90±5)cm。

GB1和GB3做反向墊紗的變化經(jīng)平運動，以形成六邊形網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)；GB2起加固組織結(jié)構(gòu)的作用，調(diào)節(jié)GB2可以改變網(wǎng)眼的形狀。

1.3.3 PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補片

利用制得的PP及PLA單絲，采用變化經(jīng)緞與經(jīng)平墊紗運動相結(jié)合的方式(圖1)制備PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補片，其墊紗數(shù)碼及穿紗方式如下。

圖1 PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補片墊紗運動

GB1：2-1/3-4/2-1/2-3/1-0/1-2/1-0/2-3//，1穿1空，PP。

GB2：2-3/1-0/2-3/2-1/3-4/3-2/3-4/2-1//，1穿1空，PLA。

上機工藝參數(shù)：上機線圈密度為12.1橫列/cm，送經(jīng)量GB1為(1965±50)mm/(480個線圈)，GB2為(1965±50)mm/(480個線圈)。

1.4 PBS磷酸緩沖液的制備

先稱量8.00 g NaCl、 0.20 g KCl、 1.56 g Na2HPO4及0.20 g KH2PO4藥品溶于去離子水中，用玻璃棒攪拌至充分溶解；然后，將溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中定容至1 L，搖勻，配置出pH值為7.4的PBS磷酸緩沖液，用于體外模擬降解測試試樣的生物可降解性。

2 性能測試與表征

2.1 表觀形貌

采用Nikon ECLIPSE E200型生物顯微鏡，觀察制備的3種不同類型的PP型經(jīng)編盆底補片試樣的表觀形貌。

2.2 面密度

將試樣置于溫度(20±2)℃、相對濕度(65±2)%的標(biāo)況中調(diào)濕24.0 h，隨后采用FA2004A天平，參照GB/T 4669—2008標(biāo)準(zhǔn)，測量并計算試樣的面密度，結(jié)果取平均值。

2.3 厚度

采用YG141N數(shù)字式織物厚度儀，根據(jù)GB/T 3820—1997標(biāo)準(zhǔn)，在壓腳面積為(2000±20)mm2、加壓壓力為(1.00±0.01)kPa、加壓時間為(30±5)s的參數(shù)條件下，進行試樣厚度的測試，結(jié)果取平均值。

2.4 孔隙率

利用圖像處理法，先將試樣拍照后的圖像導(dǎo)入到Matlab R2007b軟件中處理，獲取最佳閾值；隨后利用Photoshop軟件將圖像轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎咨?，根?jù)式(1) 的像素比計算補片的孔隙率W(%)。

(1)

式中：S1——白色區(qū)域的像素；

S——總像素。

2.5 拉伸強力損失率

根據(jù)GB/T 3923.1—2013標(biāo)準(zhǔn)，測試未經(jīng)體外模擬降解測試的初始試樣的縱橫向拉伸強力，并每隔2周 測試浸沒于配置的PBS磷酸緩沖液中試樣的縱橫向拉伸強力。每種試樣縱橫向拉伸強力測20次，結(jié)果取平均值，并計算出縱橫向拉伸強力損失率。

2.6 質(zhì)量損失率

將試樣浸沒于配置的PBS磷酸緩沖液中，每隔2周取試樣冷凍干燥至質(zhì)量恒定后，稱量其質(zhì)量M(g)。將未經(jīng)體外模擬降解測試的初始試樣置于玻璃干燥器中干燥0.5 h，稱量其初始質(zhì)量m(g)。再根據(jù)式(2)計算試樣的質(zhì)量損失率W′(%)：

(2)

3 結(jié)果與討論

3.1 表觀形貌

圖2所示為3種不同類型的PP型經(jīng)編盆底補片的表觀形貌照片，可以看出：PP-1經(jīng)編盆底補片的網(wǎng)眼為菱形，PP-2經(jīng)編盆底補片的網(wǎng)眼為典型的六邊形，而PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補片的網(wǎng)眼呈較為規(guī)則的六邊形。

圖2 PP型經(jīng)編盆底補片的表觀形貌

3.2 基本性能

3種不同類型的PP型經(jīng)編盆底補片基本性能如表2所示，可以看出：隨著試樣面密度和厚度的增大，孔隙率略微減小。其中，PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補片的面密度和厚度最大，孔隙率最小，為70.4%。

表2 PP型經(jīng)編盆底補片的基本性能

3.3 拉伸強力損失率

圖3反映了降解過程中3種PP型經(jīng)編盆底補片的縱橫向拉伸強力損失率變化情況。

圖3 體外模擬降解測試過程中3種PP型經(jīng)編盆底補片的拉伸強力損失率

由圖3可知，3種試樣整體隨著降解時間的增加，縱橫向拉伸強力均有不同程度的降低。在降解的前16周，試樣的拉伸強力損失率增幅較??；在降解的第20周后，試樣的拉伸強力損失率盡管急劇增加，但是至第28周時，3種試樣的縱橫向拉伸強力損失率仍不足15%。

此外，試樣的縱向拉伸強力損失率明顯高于橫向，原因在于當(dāng)單絲強力遭破壞后，復(fù)合經(jīng)編盆底補片的縱橫向強力都會受到影響，但橫向線圈間存在左右連接，故表現(xiàn)為縱向拉伸強力損失率較大。

3.4 質(zhì)量損失率

圖4反映了體外模擬降解測試過程中3種PP型經(jīng)編盆底補片的質(zhì)量損失率情況。由圖4可知，PP型經(jīng)編盆底補片的質(zhì)量損失率隨著時間的延長而逐漸增大。在試驗進行的前5周，試樣質(zhì)量幾乎沒有變化；進行到第20周時，試樣開始逐步降解，質(zhì)量損失率有輕微的增加，但質(zhì)量損失率不足3%；20周以后，試樣的質(zhì)量損失率增幅較為明顯，但整個試驗范圍內(nèi)，3種試樣的質(zhì)量損失率都不到10%。

圖4 體外模擬降解測試過程中PP型經(jīng)編盆底補片的質(zhì)量損失率

4 結(jié)論

本文基于熔融紡絲技術(shù)，制備了質(zhì)量穩(wěn)定的PP單絲和PLA單絲；隨后，采用經(jīng)編技術(shù)編織出3種PP型經(jīng)編盆底補片，研究并對比了3種PP型經(jīng)編盆底補片的表面形貌及基本性能，并在體外模擬降解測試條件下進行了PP型經(jīng)編盆底補片的拉伸強力損失率與質(zhì)量損失率的比較，發(fā)現(xiàn)：3種PP型經(jīng)編盆底補片基本性能相近，體外模擬降解第28周時的拉伸強力損失率不足15%、質(zhì)量損失率不足10%。可見，PLA單絲可替代部分PP單絲制備PP型經(jīng)編盆底補片，用于盆底修復(fù)。