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马丕波教授团队攻克人体修补网状材料制备技术难题
时间:2025-02-13 10:58:51    来源:中国纺织科技  

由江南大学、江苏集萃先进纤维材料研究所、东华大学、无锡市第九人民医院、江苏华宜医用新材料、常州市康蒂娜医疗科技、南通新帝克单丝科技、日照天一生物医疗科技等单位,共同完成的“人体修补医用网状材料成形制备关键技术与应用”项目,荣获2024年度中国纺织工业联合会科学进步二等奖。

人体修补医用经编网状材料是外科手术中的常用材料用于人体组织临床治疗、修复、替换、以及保健与防护。主要包括:疝修补网、软组织修补材料、血管支架包覆网管、血管补片以及心包网等,在维护健康、解除疾患、提高医疗质量方面发挥着关键作用。但人体修补医用产品和生产所需核心材料都被国外医药巨头垄断,如何研发具有完全自主知识产权的人体修补材料是降低患者经济负担与提高人民健康水平的一个艰巨挑战。因此,马丕波教授团队面向人民生命健康,依托纺织交叉学科优势,开展了医用纺织材料领域的科技攻关。

首创医用多维杂化单丝结构,实现单丝形态精准调控

项目通过自主研发的可降解医用级聚合物多维杂化改性关键技术,成功制备了多种具有异形结构的纤维原料。这些原料不仅强度高、韧性好,还能在人体内安全降解,大大减轻了患者的术后负担。同时,引入复合初生单丝液态冷却理论,解决了复合单丝成形时的技术难题,使得医用级单丝在保持高性能的同时,更易于加工和成型。通过这一系列的研究措施,弥补了医用级单丝力学性能和外形尺寸的缺陷。

经编结构设计精准模拟,为医疗提供定制化方案

项目深入研究了可降解人体缝补医用材料的经编结构设计理论。通过构建几何模型和仿真变形力学模型,能够真实模拟不同使用场景下的材料表现,为医生提供精准的定制化手术方案。这一技术的应用,使得每一块修补材料都能根据患者的具体需求进行个性化设计,不仅提高了手术的成功率,更在术后恢复方面发挥了重要作用。

3D成形与后处理技术,让医疗材料更贴合人体需求

为解决人体修补材料在使用过程中因为无法贴合人体曲线而产生的不适感,项目研制了国内首台具有完全自主知识产权的人体修补网3D成形装备。这项技术能够制备出具有双曲率曲面模型的3D修补材料,立体成形效果好、边缘光滑,更加贴合人体需求。同时,提出了张力控制拉伸回缩方法,有效避免了超薄缝补材料的定型回弹现象,进一步提升了产品的质量和稳定性。

全流程系统集成生产线,打造高效环保并重制造新模式

为解决医用人体修补材料生产效率低与环保性差的问题,项目建设了首条整经—编织—定型一体化生产线,从原料到成品,每一个环节都经过精心设计和严格控制,确保产品的质量和安全性。建设了更适合医用纺织材料的生产系统与制造车间,减小了材料运输过程的二次污染风险,可降低原料损耗10%以上。

为生命保驾护航,团队持续研发创新

近期,团队所在的针织技术教育部工程研究中心成功研发出了具有自主知识产权的体外呼吸机膜材料编织装备,成功解决膜材料“卡脖子”关键技术难点,填补了我国高端医疗器械领域空白。国内首台体外呼吸机膜材料编织装备已投入使用,标志着针织技术在助力高端医疗器械领域迈出重要一步,为国家战略目标的实现提供了强有力的技术支持。