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        PP型經(jīng)編盆底補(bǔ)片的制備及其性能研究

        2021-02-14 04:14:12陳小菊陳艷春張佩華
        產(chǎn)業(yè)用紡織品 2021年11期
        關(guān)鍵詞:單絲經(jīng)編補(bǔ)片

        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(bǔ)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(qiáng)力高、彈性好、安全性強(qiáng)。當(dāng)前,盆底補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)片,并與兩種純PP經(jīng)編盆底補(bǔ)片進(jìn)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(qiáng)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(bǔ)片提供參考。

        1 試驗(yàn)

        1.1 試驗(yàn)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(qiáng)力儀。

        1.2 單絲的制備

        首先,利用無水乙醇對高聚物切片進(jìn)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(bǔ)片的制備

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

        1.3.1 PP-1經(jīng)編盆底補(bǔ)片

        使用制得的PP單絲制備PP-1經(jīng)編盆底補(bǔ)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(jī)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(jī)線圈密度為12.0橫列/cm,機(jī)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(bǔ)片

        使用制得的PP單絲制備PP-2經(jīng)編盆底補(bǔ)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(jī)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(jī)線圈密度為11.0橫列/cm,機(jī)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(yùn)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(bǔ)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(yùn)動相結(jié)合的方式(圖1)制備PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補(bǔ)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(bǔ)片墊紗運(yùn)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(jī)工藝參數(shù):上機(jī)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(bǔ)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(jìn)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(bǔ)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)力。每種試樣縱橫向拉伸強(qiáng)力測20次,結(jié)果取平均值,并計算出縱橫向拉伸強(qiáng)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(bǔ)片的表觀形貌照片,可以看出:PP-1經(jīng)編盆底補(bǔ)片的網(wǎng)眼為菱形,PP-2經(jīng)編盆底補(bǔ)片的網(wǎng)眼為典型的六邊形,而PP/PLA復(fù)合經(jīng)編盆底補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)片的基本性能

        3.3 拉伸強(qiáng)力損失率

        圖3反映了降解過程中3種PP型經(jīng)編盆底補(bǔ)片的縱橫向拉伸強(qiáng)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(bǔ)片的拉伸強(qiáng)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(qiáng)力均有不同程度的降低。在降解的前16周,試樣的拉伸強(qiáng)力損失率增幅較??;在降解的第20周后,試樣的拉伸強(qiáng)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(qiáng)力損失率仍不足15%。

        此外,試樣的縱向拉伸強(qiáng)力損失率明顯高于橫向,原因在于當(dāng)單絲強(qiáng)力遭破壞后,復(fù)合經(jīng)編盆底補(bǔ)片的縱橫向強(qiáng)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(qiáng)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(bǔ)片的質(zhì)量損失率情況。由圖4可知,PP型經(jīng)編盆底補(bǔ)片的質(zhì)量損失率隨著時間的延長而逐漸增大。在試驗(yàn)進(jìn)行的前5周,試樣質(zhì)量幾乎沒有變化;進(jìn)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(yàn)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(bǔ)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(bǔ)片,研究并對比了3種PP型經(jīng)編盆底補(bǔ)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(jìn)行了PP型經(jīng)編盆底補(bǔ)片的拉伸強(qiáng)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(bǔ)片基本性能相近,體外模擬降解第28周時的拉伸強(qiáng)力損失率不足15%、質(zhì)量損失率不足10%??梢?,PLA單絲可替代部分PP單絲制備PP型經(jīng)編盆底補(bǔ)片,用于盆底修復(fù)。

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