CN103041446A - 一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103041446A
CN103041446A CN2013100101614A CN201310010161A CN103041446A CN 103041446 A CN103041446 A CN 103041446A CN 2013100101614 A CN2013100101614 A CN 2013100101614A CN 201310010161 A CN201310010161 A CN 201310010161A CN 103041446 A CN103041446 A CN 103041446A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bacterial cellulose
collagen
genipin
deionized water
biocompatibility
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013100101614A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103041446B (zh
Inventor
徐俊青
李丽
叶建国
邢胜男
李秀萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Tianchen Engineering Corp
Tianjin Tianchen Green Energy Resources Engineering Technology and Development Co Ltd
Original Assignee
China Tianchen Engineering Corp
Tianjin Tianchen Green Energy Resources Engineering Technology and Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Tianchen Engineering Corp, Tianjin Tianchen Green Energy Resources Engineering Technology and Development Co Ltd filed Critical China Tianchen Engineering Corp
Priority to CN201310010161.4A priority Critical patent/CN103041446B/zh
Publication of CN103041446A publication Critical patent/CN103041446A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103041446B publication Critical patent/CN103041446B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法，其特征在于：所述复合材料是由细菌纤维素、胶原和京尼平为原料制成，所述细菌纤维素、胶原以及京尼平的质量比为：5-200∶0.1-5∶0.1-5。本发明的优点和有益效果为：具有合成效率高、合成均匀、保留原有BC的结构及性能优势等特点，此外，通过与成纤维细胞的体外培养发现，这种复合材料具有较好的生物相容性。

Description

一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用领域，尤其是涉及一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法。
背景技术
在日常生活中，疾病和意外常常导致人体的器官或组织发生病变与损伤。当病变和损伤不能由人体的自身系统进行修复时，就需要借助外界的医疗手段实现。在探索发展医学工程的过程中，组织工程研究成为当今科研与临床应用的一大热点。组织工程包括人工细胞外基质-支架、细胞以及信息因子三大要素，其中，组织工程支架材料的研究是决定组织工程成败的关键因素。目前，人们已经利用自组装、外置模板、静电纺丝等方法制备出聚乳酸、壳聚糖、聚乙烯醇等众多的高分子组织工程支架材料。与上述合成的生物高分子相比，细菌纤维素天然纳米纤维材料越来越受到人们的重视，被认为可以广泛应用到医学领域的仿生纳米纤维组织工程支架材料。细菌纤维素因其具有超精细网状结构、良好的弹性模量和抗张强度、很强的持水能力、良好的透气性能、较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性、以及合成时的可调控性等显著的优点，使其在生物医用领域中具有十分广泛的应用潜力，被广泛应用于人工皮肤、人工血管、硬脑膜、人工软骨和人工角膜等医学方面。
通过对BC(细菌纤维素)的研究发现，BC被公认为是性能最好、实用价值也较好的纤维素，近年来关于BC的研究和开发应用成为当今新的微生物合成材料的研究热点之一，在食品、医学、造纸、纺织、环保、能有等各方面具有广泛的应用价值，并已在国内外得到了一定的实际应用。随着研究的深入，可以发现，BC属于多糖类物质，是一种超微超纯的纤维素，与自然界中植物或海藻产生的天然纤维素具有相同的分子结构单元，具有一定的生物活性，但是与生物活性较好的材料(如壳聚糖、明胶、蚕丝蛋白等)相比，其生物活性还不能满足医学领域的广泛应用。因此，为扩展BC在医学领域的广泛应用，提高改善其生物活性，在使用过程中通常将BC纳米纤维与生物活性大分子复合，获得具有生物活性的复合支架材料。正是基于这一思想，许多研究报道了BC基生物复合材料的制备及应用情况，如在皮肤辅料领域具有广泛应用的BC/壳聚糖复合材料，在骨修复领域具有应用前景的BC/羟基磷灰石复合材料等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料，其特征在于：所述复合材料是由细菌纤维素、胶原和京尼平为原料制成，所述细菌纤维素、胶原以及京尼平的质量比为：5-200∶0.1-5∶0.1-5。
所述细菌纤维素由木醋杆菌发酵制得，然后用碱液和去离子水交替清洗煮沸至乳白色，最后用去离子水洗至中性。
所述碱液是质量分数为1％的氢氧化钠溶液。
本发明的另一目的在于提供一种具有良好生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料的制备方法，采用的技术方案包括以下步骤：
(1)取权利要求1所述质量比的细菌纤维素、胶原以及京尼平，将胶原配置成0.1-5克/升的胶原水溶液，将细菌纤维素置于所述胶原水溶液中，恒温浸泡，得到纤维膜；
(2)将京尼平配置成0.1-5克/升的京尼平水溶液，将步骤(1)中得到的纤维膜取出，放入所述京尼平水溶液中，恒温搅拌；
(3)搅拌结束后，用去离子水冲纤维膜，然后置于饱和甘氨酸溶液中浸泡，最后再用去离子水反复冲洗，取出后进行灭菌处理，即得细菌纤维素/胶原复合材料。
所述细菌纤维素可以为湿态细菌纤维素或冷冻干燥技术制备的干态细菌纤维素。
所述步骤(1)中浸泡温度为低于37℃恒温浸泡，浸泡过程可搅拌，所述浸泡时间需超过2小时。
所述步骤(2)中搅拌温度为低于37℃恒温搅拌，所述搅拌时间需超过2小时。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)本发明首次以京尼平为交联剂用于细菌纤维素/胶原复合材料的制备，采用京尼平将胶原进行交联，使胶原包裹在细菌纤维素的每根纤维表面，最终制得细菌纤维素/胶原复合材料。胶原的引入解决了天然细菌纤维素材料生物活性较低的缺陷，同时保持了精细的微观网络结构，有利于细胞的生长、迁移和繁殖，满足组织工程对支架材料的结构和成分的要求。
(2)本发明使用京尼平作为细菌纤维素和胶原的交联剂，京尼平作为天然生物交联剂，其毒性远低于戊二醛和其他常用化学交联剂，生物活性高、安全无毒性。本发明使用的原料易得，安全无毒。本发明在常压下即可完成材料制备，工艺简单，未使用任何有毒药品，安全无毒性。
(3)本发明相比于现有的BC/胶原复合材料，具有合成效率高、合成均匀、保留原有BC的结构及性能优势等特点，此外，通过与成纤维细胞的体外培养发现，这种复合材料具有较好的生物相容性。因此，这种在材料微观结构、化学组成、力学性能以及生物活性都具有一定优势的生物复合支架材料将在生物医用领域，如皮肤复合、血管以及骨修复等方面具有很高的临床应用价值。
附图说明
图1为实施例1制备细菌纤维素/胶原复合材料的红外光谱图。
图2为实施例1制备的细菌纤维素/胶原复合材料的扫描电镜照片。
图3为实施例1制备的细菌纤维素/胶原复合材料用于成纤维细胞生长的MTT增殖曲线。
具体实施方式
实施例1：
本发明所述细菌纤维素的分泌菌种为木醋杆菌(Acetobacter xylinum，Ax)。Ax为革兰氏阴性，宽0.6-0.8μm，长1.0-4.0μm，淡棕色，呈圆形，以单个、成对或链状存在，不透明，菌落突起，表面粗糙，为好氧型，它已被作为细菌纤维素基础和应用研究的模式微生物。
1.细菌纤维素的制备
将葡萄糖5.0％(w/v)(或甘露醇10％(w/v))、大豆蛋白胨0.9％(w/v)、Na2HPO4·12H2O0.8％(w/v)及柠檬酸0.5％(w/v)依次加入烧杯中，用醋酸调节pH值至5.5-7.0范围，115℃高温灭菌半小时后取出，作为木醋杆菌生长的培养基。
木醋杆菌菌种接种到上述液体培养基中，充分振荡使菌液均匀，28℃恒温静置培养3天，得到细菌纤维素。用质量分数1％的氢氧化钠溶液与去离子水交替清洗煮沸至乳白色，最后用去离子水洗至中性，此时得到的细菌纤维素为湿态的细菌纤维素。
将得到的湿态的细菌纤维素冻干得到干态细菌纤维素
2.细菌纤维素/胶原复合材料的制备
配制100毫升1.5克/升的胶原(sigma，美国)水溶液。取5克冻干的细菌纤维素放入胶原水溶液中，室温充分浸泡且搅拌1天，得到纤维膜。将纤维膜取出，放入100毫升1克/升京尼平水溶液中，30℃恒温搅拌24小时。反应结束后，用去离子水冲洗纤维膜，然后置于饱和甘氨酸溶液中浸泡，持续换液直至溶液不再变色后再用去离子反复冲洗，取出后灭菌处理，即得本发明产物具有生物相容性细菌纤维素/胶原复合材料。
实施例2：
1.细菌纤维素的制备
将葡萄糖5.0％(w/v)(或甘露醇10％(w/v))、大豆蛋白胨0.9％(w/v)、Na2HPO4·12H2O0.8％(w/v)及柠檬酸0.5％(w/v)依次加入烧杯中，用醋酸调节pH值至5.5-7.0范围，115℃高温灭菌半小时后取出，作为木醋杆菌生长的培养基。
木醋杆菌菌种接种到上述液体培养基中，充分振荡使菌液均匀，28℃恒温静置培养3天，得到细菌纤维素。用质量分数1％的氢氧化钠溶液与去离子水交替清洗煮沸至乳白色，最后用去离子水洗至中性，此时得到的细菌纤维素为湿态的细菌纤维素。
2.细菌纤维素/胶原复合材料的制备
配制100毫升1克/升的胶原(sigma，美国)水溶液，取10克湿态的细菌纤维素放入胶原水溶液中，室温充分浸泡且搅拌1天，得到纤维膜。将纤维膜取出，放入100毫升1克/升京尼平水溶液中，30℃恒温搅拌24小时。反应结束后，用去离子水冲洗纤维膜，然后置于饱和甘氨酸溶液中浸泡，持续换液直至溶液不再变色后再用去离子反复冲洗，取出后灭菌处理，即得本发明产物具有生物相容性细菌纤维素/胶原复合材料。
实施例3
1.细菌纤维素的制备
将葡萄糖5.0％(w/v)(或甘露醇10％(w/v))、大豆蛋白胨0.9％(w/v)、Na2HPO4·12H2O0.8％(w/v)及柠檬酸0.5％(w/v)依次加入烧杯中，用醋酸调节pH值至5.5-7.0范围，115℃高温灭菌半小时后取出，作为木醋杆菌生长的培养基。
木醋杆菌菌种接种到上述液体培养基中，充分振荡使菌液均匀，28℃恒温静置培养3天，得到细菌纤维素。用质量分数1％的氢氧化钠溶液与去离子水交替清洗煮沸至乳白色，最后用去离子水洗至中性，此时得到的细菌纤维素为湿态的细菌纤维素。
2.细菌纤维素/胶原复合材料的制备
配制100毫升3.5克/升的胶原(sigma，美国)水溶液，取200克湿态的细菌纤维素放入胶原水溶液中，室温充分浸泡且搅拌1天，得到纤维膜。将纤维膜取出，放入100毫升3克/升京尼平水溶液中，30℃恒温搅拌24小时。反应结束后，用去离子水冲洗纤维膜，然后置于饱和甘氨酸溶液中浸泡，持续换液直至溶液不再变色后再用去离子反复冲洗，取出后灭菌处理，即得本发明产物具有生物相容性细菌纤维素/胶原复合材料。
试验例1
对上述复合材料进行红外分析，得到的图谱如图1所示。
对上述复合材料进行电镜扫描，得到的照片如图2所示。
将上述复合材料应用到小鼠成纤维细胞的体外培养中，将小鼠成纤维细胞接种到上述复合材料中，按照接种浓度为1×105细胞/ml的成纤维细胞，分别培养1、3、5、7天，采用噻唑蓝比色法测试细胞在复合材料上的增殖情况，其增值曲线如图3所示。
实验结果：
由图1所示的复合材料的FTIR图谱可知，材料中分别出现了细菌纤维素和胶原的特征吸收峰，表明胶原成功地引入到细菌纤维素支架中。
图2给出了本发明制备的细菌纤维素/胶原复合材料的扫描电镜照片，结果可以看出，在细菌纤维素的纳米纤维中存在胶原包覆层，与图1的FTIR图谱的结果相一致。
由图3可知，成纤维细胞在复合材料的支架上保持很好的增殖，在7天的培养周期内，细胞一直保持良好的增殖速率，说明复合材料有很好的生物活性，适合成纤维细胞的生长于繁殖。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料，其特征在于：所述复合材料是由细菌纤维素、胶原和京尼平为原料制成，所述细菌纤维素、胶原以及京尼平的质量比为：5-200∶0.1-5∶0.1-5。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述细菌纤维素由木醋杆菌发酵制得，然后用碱液和去离子水交替清洗煮沸至乳白色，最后用去离子水洗至中性。
3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于：所述碱液是质量分数为1％的氢氧化钠溶液。
4.一种制备如权利要求1所述的生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取权利要求1所述质量比的细菌纤维素、胶原以及京尼平，将胶原配置成0.1-5克/升的胶原水溶液，将细菌纤维素置于所述胶原水溶液中，恒温浸泡，得到纤维膜；
(2)将京尼平配置成0.1-5克/升的京尼平水溶液，将步骤(1)中得到的纤维膜取出，放入所述京尼平水溶液中，恒温搅拌；
(3)搅拌结束后，用去离子水冲纤维膜，然后置于饱和甘氨酸溶液中浸泡，最后再用去离子水反复冲洗，取出后进行灭菌处理，即得细菌纤维素/胶原复合材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述细菌纤维素可以为湿态细菌纤维素或冷冻干燥技术制备的干态细菌纤维素。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中浸泡温度为低于37℃恒温浸泡，浸泡过程可搅拌，所述浸泡时间需超过2小时。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中搅拌温度为低于37℃恒温搅拌，所述搅拌时间需超过2小时。
CN201310010161.4A 2013-01-09 2013-01-09 一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法 Active CN103041446B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310010161.4A CN103041446B (zh) 2013-01-09 2013-01-09 一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310010161.4A CN103041446B (zh) 2013-01-09 2013-01-09 一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103041446A true CN103041446A (zh) 2013-04-17
CN103041446B CN103041446B (zh) 2014-08-27

Family

ID=48054453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310010161.4A Active CN103041446B (zh) 2013-01-09 2013-01-09 一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103041446B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103691002A (zh) * 2013-12-13 2014-04-02 天津大学 细菌纤维素/胶原/羟基磷灰石复合材料及制备和应用
CN103751848A (zh) * 2014-01-27 2014-04-30 东南大学 一种抗菌修复型静电纺丝胶原蛋白-细菌纤维素复合纳米纤维支架的制备方法及其应用
CN103990172A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 北京鼎瀚恒海生物科技发展有限公司 一种复合医用敷料及其制备方法
CN104162184A (zh) * 2014-05-26 2014-11-26 北京鼎瀚恒海生物科技发展有限公司 一种复合医用敷料及其制备方法
CN109771693A (zh) * 2018-04-13 2019-05-21 中国人民解放军第五医院 一种携载rhBMP_2微球的新型可注射自凝固复合人工骨的制备方法
CN113082282A (zh) * 2021-03-24 2021-07-09 华中科技大学 一种高取向高强度的细菌纤维素复合膜及制备与应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101509025A (zh) * 2009-03-20 2009-08-19 武汉科技学院 细菌纤维素复合材料的制备方法
CN101584884A (zh) * 2009-06-22 2009-11-25 西北大学 一种制备可生物降解组织工程用仿生人工骨材料的方法
CN101791425A (zh) * 2010-03-30 2010-08-04 赵雪林 用于制备医用创伤敷料的抗菌促愈凝胶材料及其制备方法
CN102352051A (zh) * 2011-09-30 2012-02-15 北京科技大学 一种胶原修饰细菌纤维素复合膜的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101509025A (zh) * 2009-03-20 2009-08-19 武汉科技学院 细菌纤维素复合材料的制备方法
CN101584884A (zh) * 2009-06-22 2009-11-25 西北大学 一种制备可生物降解组织工程用仿生人工骨材料的方法
CN101791425A (zh) * 2010-03-30 2010-08-04 赵雪林 用于制备医用创伤敷料的抗菌促愈凝胶材料及其制备方法
CN102352051A (zh) * 2011-09-30 2012-02-15 北京科技大学 一种胶原修饰细菌纤维素复合膜的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蔡志江，候成伟: "细菌纤维素/壳聚糖复合多孔支架材料的制备与表征", 《高分子材料科学与工程》 *
裴莹，张俐娜，王慧嫒，张先正，徐敏: "《2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集》", 31 December 2011 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103691002A (zh) * 2013-12-13 2014-04-02 天津大学 细菌纤维素/胶原/羟基磷灰石复合材料及制备和应用
CN103751848A (zh) * 2014-01-27 2014-04-30 东南大学 一种抗菌修复型静电纺丝胶原蛋白-细菌纤维素复合纳米纤维支架的制备方法及其应用
CN103751848B (zh) * 2014-01-27 2016-02-10 东南大学 一种抗菌修复型静电纺丝胶原蛋白-细菌纤维素复合纳米纤维支架的制备方法及其应用
CN103990172A (zh) * 2014-05-26 2014-08-20 北京鼎瀚恒海生物科技发展有限公司 一种复合医用敷料及其制备方法
CN104162184A (zh) * 2014-05-26 2014-11-26 北京鼎瀚恒海生物科技发展有限公司 一种复合医用敷料及其制备方法
CN103990172B (zh) * 2014-05-26 2015-08-05 北京鼎瀚恒海生物科技发展有限公司 一种复合医用敷料及其制备方法
CN104162184B (zh) * 2014-05-26 2016-06-15 北京鼎瀚恒海生物科技股份有限公司 一种复合医用敷料及其制备方法
CN109771693A (zh) * 2018-04-13 2019-05-21 中国人民解放军第五医院 一种携载rhBMP_2微球的新型可注射自凝固复合人工骨的制备方法
CN113082282A (zh) * 2021-03-24 2021-07-09 华中科技大学 一种高取向高强度的细菌纤维素复合膜及制备与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN103041446B (zh) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103041446B (zh) 一种具有生物相容性的细菌纤维素/胶原复合材料及其制备方法
Gatenholm et al. Bacterial nanocellulose as a renewable material for biomedical applications
CN106267370B (zh) 丝素蛋白/纤维素3d打印墨水
CN102888027B (zh) 一种细菌纤维素/胶原-壳聚糖复合材料及其制备方法
Ashjaran et al. Overview of bio nanofabric from bacterial cellulose
CN103990172B (zh) 一种复合医用敷料及其制备方法
CN102430155B (zh) 一种蜂窝状丝素蛋白多孔支架及制备方法
EP3181153A1 (en) Wound care product comprising ecm-functionalized nanocellulose
CN109180988B (zh) 一种功能化纳米纤维素水凝胶及其制备方法
US20180216148A1 (en) Composite cellulose hydrogels and methods of making and use thereof
CN101947335B (zh) 细菌纤维素/明胶/羟基磷灰石复合材料及其制备方法
CN107556377A (zh) 重组人源胶原蛋白及其医用纳米纤维膜
CN103044693A (zh) 一种细菌纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法
Wang et al. Immobilisation of heparin on bacterial cellulose-chitosan nano-fibres surfaces via the cross-linking technique
CN113082295B (zh) 一种基于皮肤源脱细胞基质衍生支架及其构建方法
CN106492286B (zh) 一种蚕丝蛋白/细菌纤维素复合水凝胶及其制备方法和应用
CN106860915A (zh) 一种透明质酸寡糖修饰的矿化胶原仿生骨修复材料及其制备方法
CN101264337B (zh) 一种胶原基生物医用材料的制备方法
CN102764451B (zh) 一种多孔性生物纤维素凝胶材料的制备方法及其应用
JP5162167B2 (ja) 複合構造体及びその製造方法
WO2010031154A2 (en) Bacterial cellulose fiber, thread and tape production process and resulting products
CN103357060A (zh) 一种细菌纤维素复合鱼胶原蛋白伤口敷料的制备方法
CN103159961B (zh) 矿化细菌纤维素聚乙烯醇复合水凝胶软骨修复材料的制备
CN107519540A (zh) 一种高强柔性透光可植入的蚕丝蛋白/细菌纤维素/石墨烯复合导电膜
Zhang et al. Using in situ nanocellulose‐coating technology based on dynamic bacterial cultures for upgrading conventional biomedical materials and reinforcing nanocellulose hydrogels

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant