一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片及其制备方法
阅读说明：本技术 一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片及其制备方法 (Negative poisson ratio structure myocardial patch with conductive stability and preparation method thereof ) 是由 毛吉富 李沂蒙 高娅娅 李超婧 王富军 王璐 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片及其制备方法,该方法是采用机织或者针织织造具有内凹多边形为最小结构单元的心肌补片基材,并在基材表面涂覆导电涂层制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；或者,先将纱线进行处理制成导电涂层纱线,再以导电涂层纱线为原料采用机织或者针织织造具有内凹多边形为最小结构单元的导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；制得的心肌补片在50％拉伸变形下,电阻变化率低于5％,所述最小结构单元的拉伸率在50％以内,织物呈现负泊松比结构,且在拉伸载荷的垂直方向膨胀,织物展现出负泊松比效应和杨氏模量的各向异性,与正常心肌组织机械行为相匹配。(The invention relates to a negative Poisson ratio structure myocardial patch with conductive stability and a preparation method thereof, the method is to adopt weaving or knitting to weave a myocardial patch base material with a concave polygon as a minimum structural unit, and coat a conductive coating on the surface of the base material to prepare the negative Poisson ratio structure myocardial patch with conductive stability; or, the yarns are processed to be conductive coating yarns, and then the conductive coating yarns are used as raw materials to weave the negative Poisson ratio structure myocardial patch with the conductive stability and the inward concave polygon as the minimum structural unit by weaving or knitting; the prepared myocardial patch has the resistance change rate of less than 5 percent under 50 percent of tensile deformation, the tensile rate of the minimum structural unit is within 50 percent, the fabric presents a negative Poisson's ratio structure and expands in the vertical direction of tensile load, and the fabric presents the anisotropy of the negative Poisson's ratio effect and the Young modulus and is matched with the mechanical behavior of normal myocardial tissues.)
技术领域
本发明属于生物医学材料技术领域，涉及一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片及其制备方法。
背景技术
心血管疾病是全球导致人类死亡的主要疾病之一，占疾病死亡构成的40％以上，其中心肌梗死和其他类型缺血性心脏病是致死的首要原因。我国每年死于心肌梗死及其并发症的人数已超过100万，且发病率逐年攀升。虽然现有介入治疗和溶栓剂再灌入治疗使得心肌梗死急性期死亡率得到显著降低。但是，病变部位心肌组织坏死且无法再生，会被周围结缔组织替代形成瘢痕组织，外科手术无法修复，导致心肌梗死恢复后期并发症的致死率依然居高不下。组织工程化心肌补片是利用能够形成心肌细胞的种子细胞和支架材料复合，构建可用于移植、修复或替代自体心肌的生物材料。组织工程化心肌补片为修复受损心肌提供了一种极具潜力的技术。
导电性是维持心脏功能的重要因素。心肌梗死后瘢痕组织的形成干扰了电信号的传播。研究证明，将导电聚合物引入心肌补片有助于心肌梗死区域的电信号传导和血管再生。但是，现有研究都忽略了植入心脏后的导电心肌补片随心脏搏动产生的应变会导致其电阻发生变化。而研究显示，导电心肌补片导电性能对心肌细胞电信号传输的振幅和频率以及Ca2+瞬变频率具有重要影响。心肌补片导电性能变化可能会引起心肌组织收缩频率产生差异。因此，导电稳定性对于维持心肌组织同步收缩性具有至关重要的作用。
此外，心肌补片的机械性能对心脏搏动功能同样至关重要。普遍认为心肌补片的机械性能应该与健康心肌组织相匹配。天然心脏的杨氏模量在0.02到0.5MPa之间变化，且具有明显的机械各向异性。此外，泊松比是一个经常被忽略的重要机械性能。绝大多数材料都具有正泊松比，在受到纵向拉伸时，它们会横向收缩。具有负泊松比的材料可以同时在多个方向上膨胀，进而影响同向曲率和剪切强度等。有研究指出，具有负或零泊松比的生物材料可能最适合于模拟天然组织的行为。
目前，现有导电心肌补片主要用来恢复心肌梗塞部位电信号传导，并且只考虑到静态时心肌补片的导电性能与心肌组织的匹配性，而忽略了传统导电心肌补片由于心脏搏动产生变形后会发生相应的电阻变化，进而影响电信号的传输与心肌收缩频率的一致性等。现有研究主要通过两种方式赋予心肌补片导电性能，最常用的一种方式是在心肌补片材料表面沉积导电层，为保证良好的生物相容性，导电材料多采用导电高聚物。但是由于导电高聚物材料拉伸变形小，难以与心肌补片基材拉伸性能相匹配。这一差异使导电心肌补片在受到拉伸时往往出现导电层的破裂，从而导致导电心肌补片电阻发生变化，影响电信号传输。更严重情况下可能会使导电涂层完全断裂，进而导致导电心肌补片在心肌搏动时完全丧失电信号传输能力；另一种方式是将导电材料与心肌补片基材共混后，通过纺丝或凝胶工艺制备导电心肌补片。这种方式使导电材料均匀分散在心肌补片内部，导电材料在纤维或凝胶内部的渗透作用赋予支架导电性能，并且解决了导电材料与支架材料机械性能不匹配的问题，能够在大变形下仍旧保持导电性能。但是在受到拉伸时，导电材料会随基材产生沿拉伸方向伸长和垂直方向收缩的变化。拉伸前后，电子通过支架的总路径长度明显增加，并且横截面积明显减少，这导致支架导电性能降低，影响电信号的传输。此外，为保证心肌补片的生物相容性，现有心肌补片多采用胶原、海藻酸盐等材料，力学性能难以满足心脏搏动的产生牵拉力的要求。即使通过静电纺丝技术制备具有良好力学性能的心肌补片，但也忽略了心肌补片的机械各向异性和泊松比性能与天然心肌组织的匹配问题。
因此，研究一种具有导电稳定性并且与天然心肌组织的电和机械性能匹配的心肌补片制备方法及其产品具有非常重要的意义。
发明内容
本发明提供一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片及其制备方法，目的是解决现有技术中导电心肌补片植入后难以保持稳定的导电性能和心肌补片难以匹配正常天然心肌组织的电和机械行为的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，以内凹多边形为最小结构单元的针织物或机织物；所述针织物或者机织物由纱线和其表面的导电涂层构成；最小结构单元结构不平衡，下机后会收缩折叠形成内凹多边形结构。所述针织物或者机织物的可以大规模织造，实际应用中根据患者的心肌梗死面积大小进行相应裁剪；也可以根据患者的心肌梗死面积大小织造相应尺寸织物。
所述心肌补片的初始导电率为1～10S/m，随心脏搏动时表现出稳定的导电性能，即在50％拉伸变形下，电阻变化率低于5％，所述电阻率变化率为(R-R0)/R0(其中，R0为拉伸前的电阻，R为拉伸后的电阻)，正常心肌组织变形率在10～20％左右，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，随着拉伸率的增大，织物泊松比逐渐增加，最小泊松比为-0.5(针织物最小泊松比是-0.5，机织物是-0.1)，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，天然心肌组织的机械性能的各向异性比为1.9～3.9，心肌补片展现出负泊松比效应和杨氏模量的各向异性，各向异性比为1.99～5.71，并且心肌补片的杨氏模量为0.4～8MPa，与正常心肌组织机械行为相匹配，负或零泊松比的生物材料最适合于模拟天然组织的行为并且正常心肌组织呈现出明显的机械各向异性。所述心肌补片具有稳定的导电涂层，在心脏搏动的动态环境下能够有效恢复受损心肌组织电信号通路并稳定传输电信号，当导电涂层在受到一定拉伸时，内凹折叠结构展开，在空间中发生重构现象，但电子在导电心肌补片中经过的路径以及横截面积没有发生显著性变化，因此，导电心肌补片表现出应变不敏感性。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述最小结构单元由收缩性不同的纱线构成，收缩性强的纱线形成的组织拉动其周围的组织收缩折叠。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述机织物中的最小结构单元由收缩性不同的纱线构成包含组织1、2和3的内凹多边形组织；其中，组织1、2和3的组织结构密度不同，且组织1＞组织2＞组织3；
所述针织物中的最小结构单元为弹性纱线所在横列一半成圈，一半浮线；形成浮线的弹性纱线下机后收缩性比成圈处纱线收缩性强。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述组织1为平纹组织，组织2为斜纹或缎纹组织，组织3为经纱交替浮在纬纱上面的组织。
经纱和纬纱密度优选的为30根/cm和25根/cm。
组织1为编织紧密的平纹组织；组织2为斜纹组织(优选地一上四下斜纹组织)或缎纹组织(优选地五枚三飞纬面缎纹)，组织2与平纹组织相比，组织结构相对松散；组织3部分经纱没有交织，而是交替出现浮在纬纱上面，组织结构最为松散。
织物下机后，组织3会产生最大的收缩，拉动周围组织，组织1交织最紧密，防止织物收缩过大，从而实现内凹多边形结构。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述机织物的经纱由根数为1:1的弹性纱线和非弹性纱线组成(交替排列)，纬纱由弹性纱线或者由根数为1:1的弹性纱线和非弹性纱线组成(交替排列)；
所述针织物中的纱线由根数为2:1的非弹性纱线和弹性纱线组成。
所述针织物中最小结构单元的内凹结构依靠一个横列上的弹性纱线收缩性不同以及不同纵行上的线圈密度不同实现的；以内凹六边形为例，弹性纱线所在横列浮线处收缩性大，会牵引成圈处弹性纱线及周围组织向浮线处收缩折叠，形成内凹结构，而弹性纱线上下两行非弹性纱线的平针组织结构紧密，防止织物收缩过大。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述弹性纱线的材质为聚己内酯或者聚氨酯，非弹性纱线为聚乳酸纱线。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述内凹多边形为内凹四边形、对内凹四边形或者内凹六边形。
所述图形为内凹四边形或对内凹四边形时，组织3下机后产生收缩变形大，产生沿织物径向的收缩，形成了内凹四边形结构；所述图形为内凹六边形时，组织3收缩变形最大，拉动周围组织，而组织1结构最为紧密，阻止了织物沿径向的收缩，从而实现了沿织物纬向收缩的内凹六边形结构。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，所述导电涂层主要由导电材料单体、掺杂剂和氧化剂进行聚合反应制成。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，当导电材料单体为吡咯时，掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠或者十六烷基三甲基溴化铵，氧化剂为过硫酸铵或者三氯化铁；
或者，当导电材料单体为苯胺时，掺杂剂为盐酸、硫酸、硝酸、樟脑磺酸或者十二烷基苯磺酸钠，所述氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、三氯化铁或者碘酸钾；
或者，当导电材料单体为噻吩时，掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠或者十六烷基三甲基溴化铵，所述氧化剂为三氯化铁、高氯酸铜、三氯化铝或者硫酸铵。
本发明还提供制备如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的方法，采用机织或者针织织造具有内凹多边形为最小结构单元的心肌补片基材，并在基材表面涂覆导电涂层制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
或者，先将纱线进行处理制成导电涂层纱线，再以导电涂层纱线为原料采用机织或者针织织造具有内凹多边形为最小结构单元的导电稳定性的负泊松比结构心肌补片。
涂层方法为原位聚合法，即将氧化剂和掺杂剂涂覆在织物或纱线上，然后通过液相或者气相聚合方法引入导电材料单体进行聚合；或者将导电材料单体和掺杂剂涂覆在织物或纱线上，然后再涂覆氧化剂进行聚合。
或者，将导电材料单体加入氧化剂和还原剂中反应聚合后干燥，制备导电材料粉末；最后将导电材料粉末涂覆在织物或纱线上。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，所述原位聚合法将导电材料处理至基材上的过程为：
(1)将氧化剂和掺杂剂(质量比例为1:1～5:1)加入10～40wt％(优选30wt％)聚氨酯溶液中搅拌均匀得到溶液；
(2)在基片表面涂覆溶液1～10次(优选5次)；
(3)将涂覆后的基片在0～60℃(优选4℃)下进行导电材料单体熏蒸1～24h(优选12h)制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；下机，自然收缩折叠；
所述原位聚合法将导电材料处理至纱线上的过程为：
(1)将导电材料单体和掺杂剂(质量比例为1:3～1:1)加入至10～40wt％(优选30wt％)聚氨酯溶液中搅拌均匀得到混合溶液；
(2)将纱线浸入或涂覆混合溶液1～30分钟(优选5分钟)；
(3)将纱线在0～60℃(优选4℃)下浸入或涂覆氧化剂溶液(浓度为0.1～1M)中1～24h(优选12h)；
(4)用去离子水洗涤1～5次(优选3次)后干燥得到导电涂层纱线。
所述制备导电材料粉末后涂覆的过程为：
(1)将导电材料单体和掺杂剂(质量比例为1:4～1:1)加入到氧化剂溶液(浓度为0.1～1M)中搅拌，聚合时间为3-6h(优选4h)；
(2)聚合反应结束后，过滤干燥，得到导电材料粉末；
(3)将一定质量分数(优选20wt％)的导电材料粉末加入至10～40wt％(优选30wt％)聚氨酯溶液中搅拌均匀得到溶液；
(4)在基片或纱线表面涂覆溶液1～10次(优选5次)，自然干燥后，制得导电涂层心肌补片或导电涂层纱线。
如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，采用机织织造时，具体步骤为：
(1)将纱线或者导电涂层纱线在具有2种纬纱供应和开口机构(所述开口机构为多臂开口机构、提花开口机构等，优选地，内凹四边形结构所需带有综框数为13，对内凹四边形结构所需带有综框数为13，内凹六边形结构所需带有综框数为16)的织机(优选地为，剑杆织机、喷气织机等)上，按照最小结构单元进行编织得到织物；
通过采用具有不同收缩特性的松散和紧密编织的组合的交错图案，可以在纬向产生不同的收缩效果。弹性纱线将弹性引入织物结构中并充当复位弹簧。非弹性纱用作稳定成分，结合了松散和紧密织造的交错图案能够在织物结构中引入膨胀性，并有助于在拉伸时保持织物的横向尺寸；
(2)织物下机后，在温度为50～70℃(优选60℃)去离子水中浸泡20～60min(优选45min)，在60～100℃(优选70℃)下滚筒干燥30～60min(优选60min)；
(3)使织物松弛12～24h，以促进不同组织在机织织物结构中产生不同的收缩效果，并实现负泊松比结构的几何形状，得到机织物。
机织时，不同部分组织的经纱依次穿过不同综框，综框运动带动经纱与纬纱形成交织。织物径向(宽度方向)重复编织为：经纱按弹性纱线和非弹性纱线的顺序依次穿过综框，当穿够一个最小结构单元时，再重复上述穿综技术即可。
纬向(长度方向)重复编织为：经纱在综框作用下上下分开，形成织口，然后进行引纬，然后综框运动，交织形成组织。当织完一个最小结构单元时，综框重复上述运动，进行下一个单元织造。
采用针织织造时，纬编织造具体步骤为：
(1)采用双针板舌针纬编织机，将纱线或者导电涂层纱线输送到编织区域，双针床纬编织机按照最小结构单元进行编织得到织物。
(2)织物下机后，在温度为50～70℃去离子水中浸泡20～60min，在60～100℃下滚筒干燥30～60min；
(3)使织物松弛12～24h，得到针织物。
采用如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片进行心肌修复的具体应用步骤为：
(1)将人多能干细胞源心肌细胞接种在导电稳定性的负泊松比结构心肌补片上。在补充有15％胎牛血清(FBS，GIBCO)，100U/ml青霉素和100ug/ml链霉素的高葡萄糖改良Eagle培养基中培养心肌细胞。将所有细胞保持在37℃，5％CO2的培养箱中，每两天更换一次培养基。
(2)通过手术将负载有心肌细胞的负泊松比结构的导电心肌补片植入患者心肌梗塞区域，植入生物材料后，用缝合线缝合肌肉和皮肤。
优选地，导电心肌补片进行心肌修复时的手术方法为开胸手术或胸腔镜辅助手术等。
本发明的原理如下：
所述心肌补片通过机织或针织成型技术织造具有结构不平衡的织物，织物下机后会自然收缩折叠，形成内凹多边形结构，实现织物负泊松比效应。此外，所述负泊松比结构织物具有机械各项性，即在不同方向上的杨氏模量不同。在下机前，对织物进行导电涂层，或使用导电纤维进行织造，织物下机后，导电层或导电纱线会产生相应收缩变形，形成内凹多边形结构效果。当导电心肌补片受到拉伸等应变时，导电涂层或导电纱线会随着心肌补片的内凹折叠结构展开，在空间上发生重构，但是不会产生明显拉伸变形。当传输电信号时，电信号流过导电涂层的横截面及总的路径不会发生明显变化，表现出导电稳定性。本发明的心肌补片导电性能不会随心脏搏动发生明显变化，并且其电和机械性能与天然心肌组织相匹配，能够有效促进心肌组织再生和功能性恢复。
有益效果：
(1)本发明的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，在受到心脏搏动导致的应变影响时具有稳定的导电性能，在有效恢复受损心肌组织的电信号通路的过程中，避免了导电心肌补片随心脏搏动而产生的导电性能变化引起的心肌细胞收缩频率改变等问题；
(2)本发明的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，具有优良的机械性能、负泊松比结构和机械各向异性，满足心脏搏动牵拉力的同时，与正常心肌组织的机械行为相匹配；
(3)本发明的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，能够为解决通过胸腔镜手术进行配合植入人心肌梗死部位，一定程度避免开胸手术的复杂过程、术后并发症以及恢复时间长等问题提供一种思路；
(4)本发明的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，采用成型和表面整理技术制备心肌补片，制备方法简单，成本节约且易于实现产业化。
附图说明
图1为本发明中的负泊松比结构模型示意图；
图2为本发明中的机织内凹多边形负泊松比结构心肌补片的示意图，其中，a-内凹四边形，b-对内凹四边形，c-内凹六边形，1-图3中的组织1，2-图3中的组织2，3-图3中的组织3；
图3为本发明中的机织内负泊松比结构心肌补片中各组织单元的组织图，其中，a-组织1，b-组织2，c-组织3；
图4为本发明中的针织内凹六边形负泊松比结构心肌补片的编织图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片，以内凹多边形为最小结构单元的针织物或机织物；所述针织物或者机织物由纱线和其表面的导电涂层构成；
所述心肌补片的初始导电率为1～10S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率低于5％，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，针织物的最小泊松比为-0.5，机织物的最小泊松比为-0.1；且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物的杨氏模量的各向异性比为1.99～5.71。
所述最小结构单元由收缩性不同的纱线构成，收缩性强的纱线形成的组织拉动其周围的组织收缩折叠。
所述机织物中的最小结构单元由收缩性不同的纱线构成包含组织1、2和3的内凹多边形组织；其中，组织1、2和3的组织结构密度不同，且组织1＞组织2＞组织3；
所述针织物中的最小结构单元为弹性纱线所在横列一半成圈，一半浮线。
所述组织1为平纹组织，组织2为斜纹或缎纹组织，组织3为经纱交替浮在纬纱上面的组织。
所述机织物的经纱由根数为1:1的弹性纱线和非弹性纱线组成，纬纱由弹性纱线或者由根数为1:1的弹性纱线和非弹性纱线组成；
所述针织物中的纱线由根数为2:1的非弹性纱线和弹性纱线组成。
所述弹性纱线的材质为聚己内酯或者聚氨酯，非弹性纱线为聚乳酸纱线；
所述内凹多边形为内凹四边形、对内凹四边形或者内凹六边形。
所述导电涂层主要由导电材料单体、掺杂剂和氧化剂进行聚合反应制成。
当导电材料单体为吡咯时，掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠或者十六烷基三甲基溴化铵，氧化剂为过硫酸铵或者三氯化铁；
或者，当导电材料单体为苯胺时，掺杂剂为盐酸、硫酸、硝酸、樟脑磺酸或者十二烷基苯磺酸钠，所述氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、三氯化铁或者碘酸钾；
或者，当导电材料单体为噻吩时，掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠或者十六烷基三甲基溴化铵，所述氧化剂为三氯化铁、高氯酸铜、三氯化铝或者硫酸铵。
制备如上所述的一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的方法，先采用机织或者针织织造具有内凹多边形为最小结构单元的心肌补片基材，再采用表面涂覆或者原位聚合法将导电材料处理至基材上制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
或者，先采用表面涂覆或者原位聚合法将导电材料处理至纱线上制成导电涂层纱线，再以导电涂层纱线为原料采用机织或者针织织造具有内凹多边形为最小结构单元的导电稳定性的负泊松比结构心肌补片。
所述原位聚合法将导电材料处理至基材上的过程为：
(1)将氧化剂和掺杂剂加入10～40wt％聚氨酯溶液中搅拌均匀得到溶液；
(2)在基片表面涂覆溶液1～10次；
(3)将涂覆后的基片在0～60℃下进行导电材料单体熏蒸1～24h制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
所述原位聚合法将导电材料处理至纱线上的过程为：
(1)将导电材料单体和掺杂剂加入至10～40wt％聚氨酯溶液中搅拌均匀得到混合溶液；
(2)将纱线浸入或涂覆混合溶液1～30分钟；
(3)将纱线在0～60℃下浸入或涂覆氧化剂溶液中1～24h；
(4)用去离子水洗涤1～5次后干燥得到导电涂层纱线；
所述表面涂覆的过程为：
(1)将导电材料单体和掺杂剂加入到氧化剂溶液中搅拌，聚合时间为3-6h；
(2)聚合反应结束后，过滤干燥，得到导电材料粉末；
(3)将一定质量分数的导电材料粉末10～40wt％聚氨酯溶液中搅拌均匀得到溶液；
(4)在基片或纱线表面涂覆溶液1～10次，自然干燥后，制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片或导电涂层纱线。
采用机织织造时，具体步骤为：
(1)将纱线或者导电涂层纱线在具有2种纬纱供应和开口机构的织机上，按照最小结构单元进行编织得到织物；
(2)织物下机后，在温度为50～70℃去离子水中浸泡20～60min，在60～100℃下滚筒干燥30～60min；
(3)使织物松弛12～24h，得到机织物。
采用针织织造时，纬编织造具体步骤为：
(1)采用双针板舌针纬编织机，将纱线或者导电涂层纱线输送到编织区域，织机按照最小结构单元进行编织得到织物；
(2)织物下机后，在温度为50～70℃去离子水中浸泡20～60min，在60～100℃下滚筒干燥30～60min；
(3)使织物松弛12～24h，得到针织物。
图1为本发明中的负泊松比结构模型示意图，从图中可见：具有内凹多边形结构负泊松材料受到拉伸时，会在垂直于拉伸方向产生扩张膨胀作用。
实施例1
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将一定质量分数的吡咯单体加入氯化铁溶液中搅拌4h后过滤，洗涤干燥得到聚吡咯颗粒(氯化铁与吡咯单体的摩尔比为2.3:1)；
(2)将聚吡咯颗粒加入30wt％聚氨酯溶液中搅拌均匀得到溶液(溶液中聚吡咯颗粒30wt％)；
(3)将聚氨酯纱线和聚乳酸纱线浸入上述溶液5分钟，充分吸收；
(4)用去离子水洗涤聚吡咯涂层聚氨酯纱线和聚吡咯涂层聚乳酸纱线2次后，室温干燥得到导电的聚吡咯涂层聚氨酯纱线和聚吡咯涂层聚乳酸纱线；
(5)以导电的聚吡咯涂层聚氨酯纱线和聚吡咯涂层聚乳酸纱线为原料，调整双针板舌针纬编织机，非弹性纱线和弹性纱线的根数2:1交替排列；
(6)织针按照图4所示的编织图规律成圈，形成内凹六边形图案。
(7)下机，织物自然收缩折叠形成导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
制得的心肌补片电导率为3S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率的最高值为5％，最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物展现出负泊松比效应最小泊松比为-0.5和杨氏模量的各向异性(各向异性比为3.8)。
实施例2
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用聚己内酯纱线作为弹性纱线，聚乳酸纱线作为非弹性纱线，采用双针板舌针纬编织机，非弹性纱线和弹性纱线的根数2:1交替排列；
(2)织针按照图4所示编织图规律成圈，形成内凹六边形图案；
(3)在织物下机前，用含有十二烷基苯磺酸钠和过硫酸铵的聚氨酯溶液涂覆织物3次；其中，聚氨酯溶液中，十二烷基苯磺酸钠的含量为1％w/v，过硫酸铵的含量为3％w/v，聚氨酯的含量为10％w/v；
(4)将涂覆后的织物用吡咯单体(过量的)在4℃下熏蒸12h；
(5)下机，织物在温度为60℃去离子水中浸泡40min，在70℃下滚筒干燥60min，使织物松弛24h，形成聚吡咯涂层心肌补片。
(6)用去离子水洗涤聚吡咯涂层心肌补片2次后，室温干燥导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
制得的心肌补片电导率为5S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率的最高值为3％，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物展现出负泊松比效应泊松比最小值为-0.5和杨氏模量的各向异性(各向异性比为2.78)。
实施例3
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用聚己内酯纱线作为弹性纱线原料，聚乳酸作为非弹性纱线，采用具有多种纬纱供应和多臂脱落机构的剑杆织机；
(2)对经纱(聚己内酯纱线和聚乳酸纱线1：1交替配制)进行络筒、整经、浆纱、穿筘，纬纱选用聚己内酯纱线，给湿后按照图2(a)所示示意图、图3所示组织图，进行开口，引纬，打纬，卷取，制得心肌补片基材；其中，组织1(图3中的(a))为平纹组织，组织2(图3中的(b))为斜纹组织，组织3(图3中的(c))为经纱交替浮在纬纱上面的组织，组织1、2和3的组织结构密度不同，且组织1＞组织2＞组织3；图2(a)中的内凹四边形的组织示意图中的1、2和3分别对应图3中的组织1、组织2和组织3；
(3)在织物下机前，用含有十二烷基苯磺酸钠和过硫酸铵的聚氨酯溶液涂覆织物3次，其中，聚氨酯溶液中，十二烷基苯磺酸钠的含量为1％w/v，过硫酸铵的含量为3％w/v，聚氨酯的含量为10％w/v；
(4)用吡咯单体(过量的)对织物在4℃下熏蒸12h；
(5)织物下机后，在60℃下热洗45分钟，在70℃下滚筒干燥60分钟；使织物松弛12-24小时，以促进弹性和非弹性纱线在机织织物结构中产生不同的收缩效果，并实现负泊松比结构织物；
(6)用去离子水洗涤聚吡咯涂层心肌补片3次后，室温干燥得到导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
制得的心肌补片电导率为8S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率的最高值为3％，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物展现出负泊松比效应最小负泊松比为-0.08和杨氏模量的各向异性(各向异性比为1.99)。
实施例4
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用聚己内酯纱线作为弹性纱线原料，聚乳酸作为非弹性纱线，采用具有多种纬纱供应和多臂脱落机构的剑杆织机；
(2)对经纱(聚己内酯纱线和聚乳酸纱线1：1交替配制)进行络筒、整经、浆纱、穿筘，纬纱选用聚己内酯纱线和聚乳酸纱线1：1交替配制，给湿后按照图2(b)所示示意图、图3所示组织图，进行开口，引纬，打纬，卷取，制得心肌补片基材；其中，组织1(图3中的(a))为平纹组织，组织2(图3中的(b))为斜纹组织，组织3(图3中的(c))为经纱交替浮在纬纱上面的组织，组织1、2和3的组织结构密度不同，且组织1＞组织2＞组织3；图2(b)中的对内凹四边形的组织示意图中的1、2和3分别对应图3中的组织1、组织2和组织3；
(3)在织物下机前，用含有十二烷基苯磺酸钠和过硫酸铵的聚氨酯溶液涂覆织物3次，其中，聚氨酯溶液中，十二烷基苯磺酸钠的含量为1％w/v，过硫酸铵的含量为3％w/v，聚氨酯的含量为10％w/v；
(4)用吡咯单体(过量的)对织物在4℃下熏蒸12h；
(5)织物下机后，在60℃下热洗45分钟，在70℃下滚筒干燥60分钟；使织物松弛12-24小时，以促进弹性和非弹性纱线在机织织物结构中产生不同的收缩效果，并实现负泊松比结构织物；
(6)用去离子水洗涤聚吡咯涂层心肌补片2-3次后，室温干燥得到导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
制得的心肌补片电阻率为8S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率的最高值为5％，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物展现出负泊松比效应最小泊松比为-0.1和杨氏模量的各向异性(各向异性比为2.35)。
实施例5
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用聚己内酯纱线作为弹性纱线原料，聚乳酸作为非弹性纱线，采用具有多种纬纱供应和多臂脱落机构的剑杆织机；
(2)对经纱(聚己内酯纱线和聚乳酸纱线1：1交替配制)进行络筒、整经、浆纱、穿筘，纬纱选用聚己内酯纱线和聚乳酸纱线1：1交替配制，给湿后按照图2(c)所示示意图、图3所示组织图，进行开口，引纬，打纬，卷取，制得心肌补片基材；其中，组织1(图3中的(a))为平纹组织，组织2(图3中的(b))为斜纹组织，组织3(图3中的(c))为经纱交替浮在纬纱上面的组织，组织1、2和3的组织结构密度不同，且组织1＞组织2＞组织3；图2(c)中的内凹六边形的组织示意图中的1、2和3分别对应图3中的组织1、组织2和组织3；
(3)在织物下机前，用含有十二烷基苯磺酸钠和过硫酸铵的聚氨酯溶液涂覆织物3次，其中，聚氨酯溶液中，十二烷基苯磺酸钠的含量为1％w/v，过硫酸铵的含量为3％w/v，聚氨酯的含量为10％w/v；
(4)用吡咯单体(过量的)对织物在4℃下熏蒸12h；
(5)织物下机后，在60℃下热洗45分钟，在70℃下滚筒干燥60分钟；使织物松弛12-24小时，以促进弹性和非弹性纱线在机织织物结构中产生不同的收缩效果，并实现负泊松比结构织物；
(6)用去离子水洗涤聚吡咯涂层心肌补片2～3次后，室温干燥得到导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
制得的心肌补片电导率为8S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率的最高值为5％，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物展现出负泊松比效应最小泊松比为-0.08和杨氏模量的各向异性(各向异性比为2.41)。
实施例6
一种导电稳定性的负泊松比结构心肌补片的制备方法，其步骤与实施例5基本相同，不同之处在于步骤(3)～(6)中对织物进行导电涂层处理的方法不同，具体为：
(3)在织物下机前，将吡咯单体和十二烷基苯磺酸钠加入到过硫酸铵溶液中搅拌，聚合时间为5h；其中，过硫酸铵溶液中，吡咯单体、十二烷基苯磺酸钠与过硫酸铵的的摩尔比为1:0.8:1；
(4)聚合反应结束后，过滤干燥，得到导电材料粉末；
(5)将导电材料粉末加入到30wt％聚氨酯溶液中搅拌均匀得到溶液(溶液中，导电材料粉末的含量为30wt％)；
(6)在基片表面涂覆溶液3次，自然干燥后，制得导电稳定性的负泊松比结构心肌补片；
制得的心肌补片电导率为8S/m，在50％拉伸变形下，电阻变化率的最高值为5％，所述最小结构单元的拉伸率在50％以内，织物呈现负泊松比结构，且在拉伸载荷的垂直方向膨胀，织物展现出负泊松比效应最小泊松比为-0.08和杨氏模量的各向异性(各向异性比为2.41)
实施例7
探究实施例1～6的一种与正常心肌组织电和机械行为相匹配的心肌补片对心肌修复的影响，步骤如下：
(1)用中度乙醚麻醉大鼠，进行左胸切口以暴露心脏，然后在左心耳下方2mm处用8-0#缝合线结扎左冠状动脉，以建立大鼠心肌梗塞模型；
(2)将心肌梗死小鼠分为两组，其中移植具有负泊松比结构的导电心肌补片为实验组，未移植具有负泊松比结构的导电心肌补片的为对照组；
(3)2周后，使用超声心动图观察大鼠心脏功能，处死大鼠，收集心脏并在4℃下用4％多聚甲醛固定，并在乙醇中脱水，对心肌组织切片进行Masson三色染色，以观察纤维化组织、梗死面积和左室壁厚度的变化；
实验结果表明，负泊松比结构的导电织物植入心肌梗塞大鼠心脏可使心脏射血分数和左室短轴缩短率显著性提高，收缩期左心室内部尺寸明显减小，并伴随着纤维化组织和梗死面积的减少。
实施例8
探究实施例1～6的一种与正常心肌组织电和机械行为相匹配的心肌补片对心肌修复的影响，步骤如下：
(1)将新生大鼠心肌细胞以5×106个/cm2的密度接种在具有负泊松比结构的导电心肌补片上。在补充有15％胎牛血清(FBS，GIBCO)，100U/ml青霉素和100ug/ml链霉素的高葡萄糖改良Eagle培养基中培养心肌细胞。将所有细胞保持在37℃，5％CO2的培养箱中，每两天更换一次培养基。
(2)心肌细胞培养7天后，用活死细胞染色法测定心肌补片上的心肌细胞活力。
(3)用中度乙醚麻醉大鼠，进行左胸切口以暴露心脏，然后在左心耳下方2mm处用8-0#缝合线结扎左冠状动脉，以建立大鼠心肌梗塞模型。接着将负载有心肌细胞的负泊松比结构的导电心肌补片植入大鼠心肌梗塞区域，植入生物材料后，用缝线缝合肌肉和皮肤。
(4)使用超声心动图系统评估术后3、7、14和28天的大鼠左心室功能。
(5)手术后4周将大鼠麻醉并处死，然后收集心脏并在4℃下用4％多聚甲醛固定，并在乙醇中脱水，对心肌组织切片进行Masson三色染色，以观察纤维化组织、梗死面积和左室壁厚度的变化，以此来探究负泊松比结构的导电心肌补片对心肌梗塞大鼠心脏梗塞区域的修复。
实验结果表明，心肌补片上培养的心肌细胞活力与普通培养皿对照组无显著性差异，心肌补片具有良好的生物相容性；将体外在负泊松比结构的导电织物上培养成熟的心肌细胞植入心肌梗塞大鼠心脏可使心脏射血分数和左室短轴缩短率显著性提高，收缩期左心室内部尺寸明显减小，并伴随着纤维化组织和梗死面积的减少。