本发明论述人造皮移植片,更具体地说是提供一种制备人造皮的方法。 皮肤损伤往往是医学上遇到的一个严重问题。特别是烧伤,病人遭受大量的水-电介质损失,这些损失随着烧伤面积的扩大而增加。在烧伤区,损失大量血液后的大约36小时是危险期。过了危险期,失液情况由于组织的封闭而中断,但发生相反的结果,即由于渗出液的潴留而产生肿胀。如遇受影响的区域较大,其结果可能是致命的。
由热辐射或化学药剂致皮肤烧伤所引起的上述症状是严重的。但如皮肤损伤是由于偶然的擦伤或其它机械原因,则症状较轻。传统的药物处理方法,诸如用软膏,上油的纱布,以及用绷带包扎使纱布固定等,既费时又有痛苦。患者的伤处要包扎,并接受大剂量的抗菌素药物以防感染。多年来,上述问题已通过采用皮肤代用品而得到了解决。全世界近十年已经出版的120篇以上的有关文献是人类不断地寻找皮肤代用品的证明。这些文献集中在试图寻找一种与人皮的性质和特征相同的代用品。
迄今已有下列几种人皮代用品:
1.自体移植,系取自患者本人身体上的其它部位;
2.异体移植,有两种类型:
第一,取自供皮者或尸体上的人皮,或取自供皮者的羊膜;
第二,猪皮、牛胚胎或人造皮肤,如:聚硅氧烷、胶原、聚硅氧烷和胶原的混合物,或聚四氟乙烯、聚氨酯。
这些方法可扼要地描述如下:
自体移植 从患者自己的一个选定的供皮区通过外科手术取下一块皮肤立即敷于伤区。由于手术去皮等于造成二度烧伤,故只适用于三度烧伤的病人。
异体移植 第一种方法是用供皮者的皮肤,这对供皮者来说等于忍受一次大的损伤,故此法极少用。而且,此法移植的好处是短暂的,因为移植片的寿命最多只有两个星期。
从尸体取人皮 这种移植方法几乎没有用过。因为要适时地得到尸体和有关尸体的全部病历有很大困难。同时还存在道义上、法律上的困难和来自死者家属的阻力。
羊膜 这需要对供皮者作仔细的选择和彻底排除传染的危险性。羊膜须由医学中心的专业人员制备,并须在12小时内完成。至于它的使用寿命,也象人造皮肤代用品一样,不超过一个星期。
猪皮 在各种动物皮肤中,经多次试用证明猪皮做为人皮代用品效果最好,因为它的解剖特征与人皮相似。但这种皮肤的解剖特性是经必要的予防和制备程序后才具有的,而且谨慎选择动物和制备皮肤的工作是极费人力和极为复杂的。
小于五个月的小猪必须是绝对健康,皮肤绝无损伤。小猪用电刑处死后去头,使血液全部流光。一个专业小组在与医学中心一样的消毒大气中工作,第一步将小猪的皮全部去下,然后用电动设备将其制成薄片,薄片必须冷却贮藏在有抗菌素的生理血清中,环境温度最高为4℃。这种皮肤一旦用于患者也只有两周的寿命。
人造皮肤
多年来人们试图采用合成产品做为皮肤代用品用于皮肤损伤患者。有两种研究路线值得注意,第一种是寻找全部为合成物质,如聚硅氧烷、聚氨酯和其它作为代用品,第二种是考虑从动物血,例如胶原的衍生物制备有机材料合成膜。
第一种全部为合成物质的皮肤尚处在研究阶段,市场上尚无产品。第二种是人造皮肤,由两个整体层制成。与伤口直接接触的一层用干燥的有机材料制做,最好从动物血制备。另一层是聚硅氧烷、聚氨酯等做为支撑层,这一层是暴露在外的。有机部分被组织吸收后,支撑层即可除去。这种产品已有出售,它的特性在巴西专利P I7800285号中有详细描述。专利权所有者为Battelle Memorial Institute。
本发明以惊人的,出人意料的方法解决了上述问题,本发明提供了一种有不同厚度的纤维膜。
制备纤维膜是生物合成过程,即通过细菌的繁殖进行合成。这些细菌属于假单胞菌目,假单胞菌科,醋杆菌属,Xylinum种。
本发明制备纤维膜的方法包括下述步骤:
制备一种以氮和碳水化合物为营养物的培养介质;在此介质中接种一种醋杆菌属,Xylinum种的细菌;在适合薄膜的预期的用途的时间内,在允许细菌有活性的温度条件下,培养上述培养物;最后将培养介质中形成的薄膜取出,当其处于膨胀状态时进行脱水,即制得所要求的纤维膜。本发明的纤维膜可用作人造皮移植片,分离膜,缝合介质,网球拍的弦线或人造革等。
本发明的纤维膜是半透明的、有渗透选择性、手感很好,与人皮非常相似。这种膜具有半渗透性和弹性,在伤处与渗出液接触有很大的粘着力。此膜没有上述各种缺点,并且与已有技术相比还具有下列优点:
膜价廉,易于制备,可消毒而不变质。
外表给人以好感,心理上有利于患者。
应用方便,不需敷裹。
可用于人体任何部位,很容易由其渗出液附着在损伤处,有足够的弹性允许运动。
易于贮藏,不会腐烂,不需冷冻。
能立即解除病人痛苦,因为它保护了神经末梢。
膜对伤处的强附着力减少了细菌的激增,使伤面得到很好的密封。
水-电介质的损失减少。对二度烧伤可缩短结疤时间,对三度烧伤能缩短形成肉芽的时间。
不会产生收缩的伤疤。
由于不需要更换敷裹,不存在传染的危险。
不会有过敏性反应。
由于膜是半透明的,可用肉眼观察患处发展的情况。这与其它已有的人造皮肤正好相反。
施膜于损伤部位时必须十分仔细,以免将气泡和血分泌液夹在膜与伤面之间。一旦将膜置于渗出液处,并覆盖了全部伤面后,膜就渐渐缓慢地吸收渗出液。正由于这一过程进行缓慢,就给在膜内的渗出液提供了凝结的条件,在膜与伤面之间形成一桥梁。又由于吸收过程缓慢,在渗出液渗入膜内之前就发生凝结。凝结产生在两个地方:
a:在膜纤维间的微小孔隙内;
b:伤处的表面。
这样就产生一个完好的粘结,防止水-电介质流失和大大减少感染的危险。另外,由于神经末梢被隔离,可立即减轻伤面的痛苦。
所以这种膜有可能使患者恢复上皮组织,因为伤面已被隔离,又可避免污染。在此情况下,敷裹不需更换,因为膜与伤面的粘着力在组织再生的同时消失很缓慢。膜全部是由纤维构成,而纤维系惰性物质,对伤面无任何医药作用。对有机体提供这样的条件使伤面组织再生后,膜对伤面停止粘附,在再生面上不留残余物。膜变为与敷贴时一样的特性,失去粘性,故以简单地看成是一种修补物或暂时植入的东西。
由于纤维膜强度大,且是惰性的,故可经受各种消毒方法,可在任何温度下贮藏,不要求特殊条件。它的使用寿命是无限制的。除具有其它特定的物理特性外,它对液体和空气有一定的渗透性,有一特定的分子量和结构,当脱水后有一可予测的厚度。
为了给本发明的植皮材料有一较完全的定义,曾作了下述物理学和光谱学的研究。
对此,将膜的样品,部分用30%次氯酸钠溶液漂白,随后染以颜色。留一部分保持原来的、未经漂白的状况。得到的结果如下:
试验 膜
1.对空气的渗透度 漂白的 未漂白的
Bendtsen法,毫升/分 11 8
(150WG)
2.对空气的阻力 >1800秒 >1800秒
Gurley法,秒/100毫升
NBR 7152/82
(ABNT-MB-1271/79)
3.抗拉强度 公斤/厘米2- 7.92
NBR 7462/82
(ABNT-MB 57/68)
4.伸长率 % - 74
NBR 7462/82
(ABNT-MB57/68)
注:为了进行物理试验,使膜的含水量达到25±5%后,作为试样包装起来,试验时要在相对湿度为65±2%和温度为20±1℃条件下进行。光谱分析表明,不管是漂白还是未漂白的膜,均具有纤维的特性。
在光谱研究中,应用了下列参考图表。这个图表取自Rostislav Georgievich Zhbankov所著,1966年出版的“纤维及其衍生物的红外光谱”一书。
参考表
族/键 化合物 波数 厘米-1
纤维及其 从1400到1200
衍生物
纤维及其 从1400到1300
衍生物
纤维及其 从1200到1100
衍生物 从1150到1000
制备纤维膜是生物合成过程,通过细菌的繁殖进行合成。这些细菌属于假单胞菌目,假单胞菌科,醋杆菌属,Xylinum种。这些细菌接种在有碳水化合物营养物质和氮源的培养介质中,生成一种纤维菌胶团包围在微生物周围。
这个纤维菌胶团外形象软骨,厚度在0.2到400毫米之间变化。播下菌种后,一种裂配生殖的无性繁殖就开始了。细胞分成两等分,并生长直至形成一中心环,细菌在此进行分裂。对于醋杆菌,细胞分裂后,新的细菌聚集在原细菌周围,并立即开始它自己的繁殖过程。在理想情况下,每间隔20分钟就进一步分裂一次。
醋杆菌被纤维团包围,分裂后它们保持凝聚状态,形成链。这个与繁殖速度有联系的特性有利于细菌链与相应的菌团连接起来形成纤维膜。
纤维膜的厚度是可变的,取决于各种因素,诸如营养剂量、温度、时间、菌落的饱和点以及培养介质的类型。
醋杆菌的菌胶团是由被纤维团包围的细菌链编织成的。随着菌胶团脱水的进行,就能得到纯纤维膜。根据它的特性,可做各种工业原料,如用于皮肤的修复、缝合介质或皮革的代用品。
脱水后,膜纤维间存在的微小孔隙是使膜具备选择性渗透特性的关键。
纤维膜的厚度是诸变数,特别是:
a:培养介质中碳水化合物的含量;
b:培养介质中氮的含量;
c:温度;
d:菌胶团形成持续的。
现在举几个不同例子来阐明本发明。所举例子是非限制性的。
例1
将20克Sinensis茶浸泡于10立升的水中制成培养介质,将浸液过滤,加1公斤糖于滤液中,然后混合。
在培养介质中加10毫升醋杆菌属,Xylinum种的培养物,并在28℃下培养36小时,大约厚0.2毫米的薄膜就形成了。
将薄膜从介质中取出,根据预期的用途可将它煮沸,然后将处于膨胀状态的薄膜在环境温度下放在支架上脱水。这样得到的薄膜就可准备用作人造皮肤或人工皮革。从人造皮中分离出来的培养介质经过滤后,用原来的营养液补充以弥补生物合成过程中发生的损耗。
培养的温度以及培养介质中碳水化合物的浓度不很重要,可以在细菌尚能活动的很低水平和使薄膜尚能存在且不变形的很高水平之间波动。
脱水温度也不很重要,一般热源均可使用。
例2
继续例1的过程,让培养液培养96小时后可得到厚3毫米的菌胶团薄膜,此膜脱水后可用作人造皮肤移植片。
例3
仍用例1的方法,但用巴拉圭茶作为氮的来源。
得到与例1一样的具有同样的予脱水厚度的薄膜,培养时间为72小时。
例4
取出按上述诸例制备的薄膜,小心地敷于失去上皮组织的损伤区,不使薄膜与伤面之间形成气泡或血分泌液。一旦薄膜敷于渗出液上,并全部盖住伤面,薄膜吸收渗出液,但不能让渗出液损失,更不能进空气。
这样,薄膜就在组织上形成一新的皮肤,由于隔离了神经末梢,机械地消除了痛苦症状。经过一段时间,伤面再生后,薄膜自然脱离伤面,就能见到一完全再生的、新的上皮组织。
本发明的纤维膜也可用于外科缝合,经必要的处理后,可有一很强的结扎强度。
薄膜还可用作分离膜、人造皮革、网球拍上的弦线或任何通常可用纤维的其它用途。