人工韧带织物杂质的清洗方法研究*

郭珊珊 沈 为 陈南梁 陈世益 (.东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心，上海，060; .复旦大学附属华山医院，上海，00040)

人工韧带织物杂质的清洗方法研究*

郭珊珊1沈 为1陈南梁1陈世益2(1.东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心，上海，201620; 2.复旦大学附属华山医院，上海，200040)

对人工韧带织物上的杂质进行化学成分及结构的相关分析，结果表明它们可能会影响到韧带诱导细胞的长入，因此这些杂质是有害的。使用水浴锅加热和超声波洗涤方法去除人工韧带织物上的杂质，通过改变清洗试剂氢氧化钠、草酸和洗涤剂的浓度、作用时间和清洗顺序来对比不同清洗方式的效果;使用气相色谱—质谱联用技术检验清洗的程度，用扫描电镜观察清洗前后织物的表观形态。同时，进行了体外研究，在韧带织物切片上植入小鼠成骨细胞，采用光学显微镜分析织物对细胞生长的影响。通过对比试验，最终选择了一种最优的洗涤方法。

医用纺织品，人工韧带，织物清洗，生物相容性

生物相容性是判断人工韧带性能优劣的重要指标之一。理想的人工韧带材料应具备以下要素:组织相容性好，不产生排异反应;腱性结合部位能组织愈合，可吸收，不与周围组织发生粘连;能诱导自体腱的产生，允许有生理排列、再生新韧带倾向的细胞组织逐渐长入［1]。而用作人工韧带的织物在编织下机后，织物上带有纺丝及织造过程中所添加的油剂和铁锈等杂质，这些杂质不利于人工韧带在植入体内后诱导细胞长入。因此，织物下机后的清洗是十分必要的。

1 织物原样杂质分析

首先采用QP-2010气相色谱—质谱联用仪对织物原样上油剂的化学结构进行了检测和分析，检测结果表明共有13种杂质，见图1。

2 清洗工艺

由图1可看出，织物上的杂质主要成分为酯类和饱和烷烃，属于油类。油类物质通常可溶于酒精、苯等有机溶液，考虑到苯的毒性，本文选择了酒精为清洗剂。化学除油利用碱溶液对油脂的皂化和乳化作用除去皂化性油脂;可利用表面活性剂的乳化作用除去非皂化性油脂。为了强化去油功效，除选择酒精作为清洗剂外，还采用氢氧化物(NaOH) 和 洗 涤 剂 复 合 除 油［2]，选 用 草 酸(C2H2O4)除铁锈。为加强洗涤效果，采用了水浴锅加热及超声波洗涤的方式［3]。

2.1 清洗设备

HH-4数显恒温水浴锅;JAC Ultrasonic 4020超声波发生器，超声波频率为40 kHz。

2.2 清洗方案

将人工韧带织物分制成8个试样，依次编为1#～8#，1#和 2#、3#和 4#、5#和 6#、7#和 8#试样又分为四组。前三组依次采用A、B、C三种清洗方法，最后一组是未做处理的坯布。三种清洗方法分述如下(所用清洗剂溶液的百分浓度均为质量分数)。

A:无水酒精清洗→1%的NaOH溶液，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→1%的C2H2O4溶液，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→10%的洗洁精，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→1%的NaOH溶液，超声波清洗60 min→清水洗→10%的洗洁精，超声波清洗60 min→无水酒精清洗→清水超声波清洗30 min

图1 织物原样杂质分析的色谱图

B:无水酒精清洗→3%的NaOH溶液，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→3%的C2H2O4溶液，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→10%的洗洁精，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→3%的NaOH溶液，超声波清洗60 min→清水洗→10%的洗洁精，超声波清洗60 min→无水酒精清洗→清水超声波清洗60 min

C:75%酒精清洗→1%的C2H2O4溶液，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→1%的NaOH溶液，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→5%的洗洁精，90℃恒温水浴锅中煮30 min→清水洗→1%的NaOH溶液，超声波清洗60 min→清水洗→5%的洗洁精，超声波清洗60 min→75%酒精清洗→清水超声波清洗30 min

D:未做处理的下机坯布，做对比分析。

3 实验结果及分析

3.1 气相色谱—质谱联用仪分析

采用QP-42010气相色谱—质谱联用仪对所有试样进行测试，结果见表1。同时为了更直观地观察清洗前后织物的表观形态，将上述织物试样拍摄了SEM扫描电镜图，见图2～图4。

由表1的数据可以看出，经过B方法洗涤后的织物杂质成分最少，只有三种。其中柠檬烯经验证为洗涤剂中残留的成分，为水洗不彻底的遗留物。

通过对比A、B、C三种方法可以得知，酒精浓度应选用100%;由于碱液浓度过大时织物会产生碱减量现象(一般碱减量条件下NaOH的浓度为5% ～8%)［4]，因此 B洗涤方法中采用3%浓度的碱液也较为合适。

表1 清洗前后各织物上的杂质成分及其质量分数(%)

由扫描电镜图片可以分析出，未经过处理的下机织物纤维表面油渍很明显，杂质很多，呈大块状粘附于纤维表面(图2);经过A步骤清洗后的织物，纤维表面留有少量杂质，分布零散(见图3);经过B步骤清洗后的织物，纤维表面基本光洁，杂质很少，见图4(a)、图4(b);经过C步骤清洗后的织物，纤维表面尚有较多杂质，呈颗粒状和块状粘附于纤维表面，见图4(c)、图4(d)。

图2 7#试样不同放大倍数的扫描电镜图

图3 1#试样不同放大倍数的扫描电镜图

图4 3#～6#试样不同放大倍数的扫描电镜图

由此可知，经过系列步骤的清洗，可有效地去除大部分纤维上的杂质和油渍。其中经过B方法清洗的3#、4#试样的清洗效果最好，残留杂质最少。

3.2 细胞培养试验

分别从八个织物试样上剪下两片直径为10 mm的小圆片做切片，每一片切片被放到一个培养板里，将小鼠成骨细胞(MC-3T3细胞)按一定数量(每孔20万个)种植于消毒后放置有切片的8个培养板中培养，设置8个空白板作为对照，培养3 d后观察。用光学显微镜观察细胞在放置有织物切片的培养环境中的生长状态。观察结果表明，由于织物空隙较大，细胞没有长在织物上，落在了底层的培养板中;细胞在放置有八个织物试样的环境中生长状态正常，可以初步认为织物材料对细胞的生长没有明显的抑制作用。放有织物试样的培养板和空白板的光学显微镜图分别如图5和图6。

图5 放置不同试样的培养板光学显微镜图

图6 1#和2#空白板光学显微镜图

4 结论

通过气相色谱—质谱图、SEM图和细胞培养的光学显微镜图片结果综合分析，可以得出如下结论:

(1)本文洗涤方案中最优的为B洗涤方法，该方法可以有效去除织物上的杂质油渍。

(2)细胞在放置有八个织物试样的环境中均生长状态正常，初步认为织物材料对细胞的生长没有明显的抑制作用。

［1]孙康，王立德，张羽飞.人工合成材料重建膝关节交叉韧带的进展［J].骨与关节损伤杂志，2000，5(15):236-239.

［2]ZHANG Ze，GUIDOIN R，KING M W.Removing fresh tissue from explanted polyurethane prostheses:which approach facilitates physico － chemical analysis［J].Biomaterials，1995(16):369-380.

［3]李雅莉.超声波清洗的原理和实际应用［J].清洗世界，2006，22(7):31-35.

［4]曾跃兵.涤纶长丝及混纺织物碱减量工艺计算与实践［J].染料与染色，2003，6(40):181-182.

Study on the method of removing the impurity from the fabric of artificial ligament

Guo Shanshan1，Shen Wei1，Chen Nanliang1and Chen Shiyi2(1.Research Center of Technical Textiles Engineering，Ministry of Education，Donghua University; 2.Huashan Hospital affiliated to Fudan University)

Chemical composition and structural analysis of the impurities from the fabric of artificial ligament show that the impurities are deleterious，because they may affect the ligaments induced ingrown cells.Removing the impurity from the fabric of artificial ligament with the method of water bath heating and ultrasonic wave cleaning，through changing the concentration，acting time and washing sequence of the sodium hydroxide，oxalic acid and the detergent，the different results could therefore be compared.Detection by gas chromatography-mass spectrometer to see the grade of removing，the former and the latter fabric apparent are obtained by scanning electron microscopy，also an in vitro study seeding mouse osteoblasts on ligament pieces was conducted and analyzed the effect of fabric on cell growth by light microscope.Through the contrast experiment，it has proved the most optimal method of cleaning.

medical textile，artificial ligament，fabric cleaning，biocompatibility

TS190.5

A

1004－7093(2010)12－0029－04

*“973纳米修饰人工韧带的研制”专项课题(2009CB930000)

2010－04－21

郭珊珊，女，1984年生，在读硕士研究生。主要从事人工韧带的研究。