CN103342824A - 一种环糊精多醛交联剂的应用方法 - Google Patents

一种环糊精多醛交联剂的应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环糊精多醛交联剂的应用方法。该应用方法中所述的环糊精多醛交联剂平均每摩尔中醛基的个数在2～3之间，适合做交联剂使用；并且所述环糊精多醛交联剂还具有无毒性、交联效果好的优点，特别适用于对胶原的改性。本发明应用环糊精多醛交联剂改性胶原材料，使得胶原材料热稳定性大大提高、耐降解性能显著增强，不仅保持了胶原原有的一些特性，还引入了一些环糊精的优良性能，大大扩展了胶原的应用范围。

Description

一种环糊精多醛交联剂的应用方法
技术领域
本发明涉及环糊精和胶原蛋白交联剂，具体涉及一种环糊精多醛交联剂的应用方法。
背景技术
胶原蛋白是一种生物天然高分子物质，英文学名collagen。胶原蛋白存在于所有细胞动物体内，是体内含量最多的一类蛋白质，存在于几乎所有组织中，是细胞外基质成分。胶原蛋白拥有特殊的3股螺旋肽链结构，赋予胶原蛋白许多良好的生物和化学特性。胶原蛋白具有良好的生物相容性，生物可降解性，低抗原性；具有细胞适应性、细胞增殖左右和促进血小板凝聚的作用；具有较好的可溶解性，无毒性，独特的纤维形成特性；以及易于改性和来源广泛等优点。因此，胶原蛋白作为一种非常重要的生物材料，被广泛应用与伤口敷料、人工皮肤、美容、药物缓释、组织工程支架和细胞培养等方面，胶原蛋白的价值越来越受到人们的重视。
但是，从动物组织中提取的纯胶原蛋白存在着力学强度不高，作为组织修复材料不能承受体内的力学环境，在体内降解速度过快和热稳定性不够等问题。因此人们通过各种方法对胶原蛋白进行改性，包括物理交联、化学交联等方法。其中用的比较多的是化学交联。在化学交联中主要的交联剂有：戊二醛、碳化二亚胺（EDC）、环氧化合物、京尼平、乙醛酸、含硫化合物、己二异氰酸酯、酰基叠氮及二苯基磷酸盐、双醛淀粉等。上述化学交联剂都可以比较有效的提高胶原蛋白的力学强度和稳定性等，但也都通过交联或多或少产生一些缺点，比如有些会产生细胞毒性、有些会使胶原材料有颜色、有些则有钙化潜力、有些不能明显改善胶原材料的某些缺点等。
环糊精是由6～8个D-(+)吡喃葡萄糖单元通过α-1，4-糖苷键相结合的环状低聚糖，分别对应α、β、γ环糊精，环糊精分子的模型像一个内空去顶的锥型圆筒。在环糊精分子的环形结构中，极性羟基位于环糊精单位的边缘，仲位和伯位极性羟基从边缘伸出，所以上下以及外部都分布有亲水基团，具有亲水性。环糊精空腔内部排列着配糖氧桥原子。由于氧原子的非键合电子指向中心，使空腔内具有很高的电子密度；吡喃葡萄糖环C-3，C-5上的氢原子位于空腔内并覆盖了配糖氧原子，使空腔内部成为疏水性空间。该疏水空腔可通过疏水作用力、氢键、范德华力等作用形成包合物，因而表现出特殊的吸附性能。环糊精能与许多有机化合物、卤素及某些无机化合物形成稳定的包合复合物。它像分子袋一样可以使许多化合物或化合物的某些基团包合起来，改善被包合物质的水溶性、稳定性以及其他理化性质。环糊精对于被包含的物质可以起到缓释剂的作用，且其对人没有明显的毒副作用。环糊精的优点使其能广泛应用与生物医学的各个领域。
发明内容
为解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种环糊精多醛交联剂的应用方法，该方法中将环糊精多醛交联剂用于对胶原的改性，环糊精多醛交联剂在提高胶原的力学强度和稳定性的同时，不会产生细胞毒性。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种环糊精多醛交联剂的应用方法，所述环糊精多醛交联剂用于对胶原的改性；其中所述环糊精多醛交联剂的化学结构为：
Figure BDA00003425296800021
n=2或3。
优选的，所述环糊精多醛交联剂用于多孔海绵状改性胶原的制备。
优选的，所述多孔海绵状改性胶原的制备方法包括如下步骤：
（1）将环糊精多醛交联剂水溶液与胶原水溶液混合，并在2～6℃反应20～30h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液在35～38℃保温15～20min，然后将改性胶原溶液转移至模具中，再将模具在-15～-25℃冷冻40～50h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置4～6h后将改性胶原凝胶取出，并将其干燥得到所述多孔海绵状改性胶原。
优选的，步骤（1）中环糊精多醛交联剂水溶液的质量浓度为0.075%～0.6%，胶原水溶液的质量浓度为0.6%。
优选的，步骤（1）中反应温度为4℃。
优选的，步骤（2）中改性胶原溶液在37℃水浴中保温，冷冻温度为-20℃。
优选的，步骤（3）中所述的干燥方法为冷冻干燥。
相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：
（1）本发明使用醛基个数为2或3的环糊精多醛做交联剂；由于该环糊精多醛交联剂具有无毒性、交联效果好的优点，特别适用于对胶原的改性。将醛基个数为2或3的环糊精多醛用于胶原的改性，改性胶原交联效率高，并且改性后的胶原材料热稳定性大大提高、耐降解性能显著增强。
（2）本发明将环糊精多醛与胶原蛋白交联，既可以弥补胶原蛋白的一些缺点，改善胶原材料的性能，同时也避免了引入戊二醛等有细胞毒性的化学交联剂，不仅保持了胶原原有的一些特性，还引入了一些环糊精的优良性能，如特殊刚性结构，包合配位特性，分子识别和组装等性能，大大扩展了胶原的应用范围。
附图说明
图1是环糊精多醛的合成路线示意图；
图2是环糊精多醛交联胶原原理图；
图3是β-环糊精和β-环糊精多醛的红外光谱图（FTIR）；
图4是β-环糊精多醛的核磁共振图（1H-NMR）；
图5是β-环糊精多醛与胶原交联前后的红外光谱图（FTIR）；
图6是β-环糊精多醛交联胶原的交联度测试图；
图7是β-环糊精多醛与胶原交联前后的DSC图；
图8是β-环糊精多醛与胶原交联前后的力学性能图；
图9是β-环糊精多醛与胶原交联前后的酶解度图。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的原理如图1和2所示，利用2-碘酰基苯甲酸（IBX）将环糊精氧化成环糊精多醛衍生物，即一种多官能团化合物，作为交联剂。然后用环糊精多醛的醛基与胶原上的活性氨基反应生成希夫碱来交联改性胶原，使胶原的力学性能、热稳定性能和耐降解性能大大的提高。本发明适合α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。
本发明环糊精多醛交联剂的合成方法包括如下步骤：
（1）将0.5mmol纯化后的环糊精加入5～8ml二甲基亚砜中、并将环糊精完全溶解，得到混合物；
（2）向步骤（1）所得的混合物中加入2.2～2.8当量的2-碘酰基苯甲酸，并在保持搅拌、25～30℃的条件下反应30～48小时，然后对反应液过滤、保留滤液；
（3）将步骤（2）中得到的滤液滴入到丙酮中，并过滤、保留沉淀；
（4）将步骤（3）中得到的沉淀在30～40℃下真空干燥24h，然后再用去离子水溶解；
（5）将步骤（4）所得的溶液过滤、保留滤液，将滤液冷冻干燥48h，得到所述环糊精多醛交联剂。
实施例1
（一）制备环糊精多醛交联剂：
称取0.5mmol纯化后的β-环糊精于50ml烧瓶中，向烧瓶中加入7ml极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO），磁力搅拌环糊精至溶解完全后，向其中加入2.4当量的温和氧化剂2-碘酰基苯甲酸（IBX）。然后在磁力搅拌下在25℃下反应48小时，反应结束后过滤，将滤液滴入到150ml的丙酮中，将析出来的物质过滤得沉淀，将沉淀用真空干燥箱在35℃下真空干燥24h，最后将烘干后的样品用50ml去离子水溶解，过滤除掉杂质，滤液经冷冻干燥得浅黄色样品。
经检测，β-环糊精多醛产率为90%。
（二）改性胶原：
将步骤（一）制备的环糊精多醛交联剂配制成5种质量浓度为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的环糊精多醛水溶液，然后使用这5种不同浓度的环糊精多醛水溶液分别按如下步骤对胶原进行改性：
（1）将环糊精多醛水溶液与质量浓度为0.6%的胶原水溶液均匀混合，并在4℃冰箱里反应24h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液置于37℃水浴中18min，并用吸管将改性胶原溶液滴入一定形状的模具中，随后将模具放在-20℃冰箱中冷冻48h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置6h后将改性胶原凝胶取出，然后通过冷冻干燥机对改性胶原凝胶进行干燥，得到多孔海绵状改性胶原。
（三）实施例1的β-环糊精多醛及多孔海绵状改性胶原产物经过冷冻干燥后，进行表征分析。
FT-IR分析在NICOLET760形红外分光光度计上进行，样品制备采用KBr压片法。1H-NMR分析采用Bruker400MHz核磁共振仪，溶剂为氘代DMSO。β-环糊精多醛改性胶原的DSC分析在美国PE公司生产的DIAMOND DSC型差示扫描量热仪上进行，准确称取5～10mg样品于DSC坩埚中，以空坩埚作为参比，从35℃加热至210℃，升温速率为5℃/min，样品室的氮气流量为20mL/min。β-环糊精多醛改性胶原的交联度测定采用茚三酮法，以甘氨酸溶液作标准曲线，用LAMBDA950型紫外分光光度计在570nm处测定其紫外吸光度值。合成的β-环糊精多醛衍生物中醛基含量的测定利用“碱消耗法”，具体步骤是：准确称取一定质量的β-环糊精多醛衍生物于250ml锥形瓶中，精确加入0.01mol/L的氢氧化钠溶液30，将锥形瓶置于70℃水浴中加热4min后，迅速用自来水冲洗使之冷却，然后加入0.01mol/L的H2SO4溶液20ml和蒸水30ml，加入酚酞指示剂，充分振荡使其混合均匀，滴定至终点。计算公式如下：
每摩尔β-环糊精多醛中醛基个数=（C1V1-2C2V2）/（G/1131）
式中：C1——NaOH溶液的浓度，mol/L；
V1——消耗NaOH溶液的体积，L;
C2——H2SO4溶液的浓度，mol/L；
V2——消耗H2SO4溶液的体积，L；
G——样品质量，g；
1131——环糊精多醛的分子质量，g/mol。
经过3次重复实验后得到结论：平均每摩尔β-环糊精多醛中醛基的个数约为2.5个。
图3为本实施例的β-环糊精多醛和β-环糊精的FTIR图，对比两图谱可以很明显的看出β-环糊精多醛在1733.93cm-1处有一新生成的峰，此峰为醛基的特征峰，说明合成的产物中有醛基生成。另外，图中3376cm-1为-OH的伸缩振动峰，2926cm-1为-CH2伸缩振动峰，1158cm-1为C-O-C伸缩振动峰，1081cm-1为C-O-H弯曲振动峰，1030cm-1为C-C和C-O耦合振动峰，707cm-1为环振动峰。可见这些β-环糊精多醛的吸收峰都与β-环糊精的红外光谱图无明显区别，这表明利用2-碘酰基苯甲酸（IBX）氧化β-环糊精合成多醛类衍生物并没有破坏β-环糊精的特殊结构，这使得合成的β-环糊精多醛衍生物保持了β-环糊精的许多优良性能。
图4是本实施例的β-环糊精多醛的1H-NMR谱图，从图谱中可以看出δ9.70(s,1H),9.53(s,1H),5.68(s,14H),4.94(s,2H),4.84(s,5H),4.43(s,4H),3.64(s,24H),3.56(s,14H)。这其中δ9.70(s,1H),9.53(s,1H)为醛基氢的特征峰，即本发明生成的产物中确实有醛基的生成，而且δ4.94与δ4.84峰面积之比为2：5～3：4之间，这表明本发明合成的β-环糊精多醛中每摩尔的醛基数在2～3之间，有2～3个活性基团，适合做交联剂使用。
图5是本实施例的质量浓度为0.45%的β-环糊精多醛水溶液与胶原交联前后的FTIR图，3318cm-1为酰胺A带峰(N—H伸缩振动)，3071cm-1为酰胺B带峰(N—H伸缩振动)，1655cm-1为酰胺Ⅰ带峰(C=0伸缩振动)，1549cm-1为酰胺Ⅱ带峰(N—H弯曲振动)，从图中可以看出与胶原三螺旋构象相关的酰胺Ⅰ带的位置和强度基本没有变化，而且仍有较高的吸收峰，表明交联后胶原的三股螺旋结构没有被破坏。而酰胺B带和酰胺Ⅰ带的吸收峰强度在交联后有所减少，即氨基含量减少，这表明β-环糊精二醛与胶原发生了交联作用。另外，由于希夫碱的C=N伸缩振动峰约1660cm-1被胶原的酰胺Ⅰ带的峰遮蔽，所以在红外图谱中并没有发现新的吸收峰。
图6是本实施例的β-环糊精多醛交联胶原的交联度测试图，其中Col-C-1到Col-C-5是不同浓度的β-环糊精多醛交联胶原的交联度，β-环糊精多醛浓度依次为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%和0.60%，随着β-环糊精多醛浓度的增加，交联度也随之增加，最高达到了91%左右。当交联剂浓度较低的时，随着交联剂浓度的提高，交联度增加的比较快，而当交联剂浓度达到0.45%时，再增加交联剂的浓度，交联度则变化不大，这主要是当交联剂浓度超过0.45%时，胶原中的自由氨基基本反应完全。Col-G-6是0.25%戊二醛交联胶原的交联度，交联度为81.26%，而0.25%戊二醛的醛含量约为0.3%β-环糊精多醛中醛基含量的4倍左右，但其交联度却还没有0.3%β-环糊精多醛交联胶原的交联度高，所以β-环糊精多醛是一种交联效率较好的交联剂。
图7是本实施例的质量浓度为0.45%的β-环糊精多醛水溶液与胶原交联前后的DSC图，热变性温度为胶原特有的三螺旋结构完全破坏的温度。从图中可知，纯胶原的热变性温度为71.4℃。用β-环糊精多醛交联改性后的胶原的热变性温度为88.3℃，比纯胶原的热变性温度提高了16.9℃。用戊二醛交联改性后的胶原的热变性温度为82.3℃，比纯胶原的热变性温度提高了10.9℃。由此可知β-环糊精多醛交联胶原可以显著的提高胶原的热稳定性，甚至比戊二醛改性胶原更加有效，这也再次证明胶原与β-环糊精二醛之间发生了交联。胶原分子间作用力的增加使得肽链的活动受到约束，发生相变化的难度增大，表现为变性所需的热能和温度增加，材料的热稳定性增加，从而可以扩大材料的应用范围。
图8是本实施例的β-环糊精多醛与胶原交联前后的力学性能图，胶原水凝胶在很多应用领域中主要受到压应力，因此对胶原水凝胶进行了压缩测试。将圆柱体胶原凝胶（直径约为6mm,高15mm）用生物力学试验机以1mm/min对其进行压缩测试，用得到的应力-应变曲线初始的直线部分进行线性拟合，直线斜率定为压缩模量。从图中可以看出纯胶原的压缩模量只有约0.6KPa,随着环糊精多醛交联剂的浓度的增加，其压缩强度也不断增加，最高达到了3.522KPa，比纯胶原提高了近6倍。可见用环糊精多醛交联后其压缩强度明显提高，力学性能增加。
图9是本实施例的β-环糊精多醛与胶原交联前后的酶解稳定性图，将纯胶原的相对酶解度定为100%，从图中可以看出随着交联剂浓度的增加，改性胶原材料的酶解度依次减少，交联剂浓度越高，酶解度越小，表明交联剂浓度越高，交联效果越好，胶原材料的耐酶解能力越强。其中当新型交联剂浓度为0.6%时，相对酶解度为28.68%，其酶解度明显低于纯胶原，这表明新型交联非常有效的提高了胶原的生物稳定性，使其降解速率得以大大降低。同时说明新交联剂与胶原发生交联反应，在分子内及分子间形成了一系列的化学键，甚至在分子间形成了网状交联，从而使其更稳定。从上图还可知用戊二醛交联的胶原材料的相对酶解度约为30.05%，可知新型交联剂改性的胶原材料的抗酶解能力比戊二醛的还略好，这进一步说明了新型交联剂能有效的提高胶原的抗酶解能力，延缓了胶原的降解时间，这主要是由于交联作用使酶无法和胶原分子充分接触，酶的降解作用只能在胶原材料的表面进行，因此减缓了胶原的降解。
实施例2
（一）制备环糊精多醛交联剂：
称取0.5mmol纯化后的γ-环糊精于50ml烧瓶中，向烧瓶中加入5ml极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO），磁力搅拌环糊精至溶解完全后，向其中加入2.2当量的温和氧化剂2-碘酰基苯甲酸（IBX）。然后在磁力搅拌下在25℃下反应30小时，反应结束后过滤，将滤液滴入到150ml的丙酮中，将析出来的物质过滤得沉淀，将沉淀用真空干燥箱在35℃下真空干燥24h，最后将烘干后的样品用50ml去离子水溶解，过滤除掉杂质，滤液经冷冻干燥得最终样品。
经检测，环糊精多醛产率为87%。
（二）改性胶原：
将步骤（一）制备的环糊精多醛交联剂配制成5种质量浓度为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的环糊精多醛水溶液，然后使用这5种不同浓度的环糊精多醛水溶液分别按如下步骤对胶原进行改性：
（1）将环糊精多醛水溶液与质量浓度为0.6%的胶原水溶液均匀混合，并在4℃冰箱里反应24h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液置于37℃水浴中20min，并用吸管将改性胶原溶液滴入一定形状的模具中，随后将模具放在-20℃冰箱中冷冻48h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置6h后将改性胶原凝胶取出，然后通过冷冻干燥机对改性胶原凝胶进行干燥，得到多孔海绵状改性胶原。
实施例3
（一）制备环糊精多醛交联剂：
称取0.5mmol纯化后的β-环糊精于50ml烧瓶中，向烧瓶中加入8ml极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO），磁力搅拌环糊精至溶解完全后，向其中加入2.8当量的温和氧化剂2-碘酰基苯甲酸（IBX）。然后在磁力搅拌下在25℃下反应30小时，反应结束后过滤，将滤液滴入到150ml的丙酮中，将析出来的物质过滤得沉淀，将沉淀用真空干燥箱在35℃下真空干燥24h，最后将烘干后的样品用50ml去离子水溶解，过滤除掉杂质，滤液经冷冻干燥得最终样品。
经检测，环糊精多醛最终产率达到了91%。
（二）改性胶原：
将步骤（一）制备的环糊精多醛交联剂配制成5种质量浓度为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的环糊精多醛水溶液，然后使用这5种不同浓度的环糊精多醛水溶液分别按如下步骤对胶原进行改性：
（1）将环糊精多醛水溶液与质量浓度为0.6%的胶原水溶液均匀混合，并在4℃冰箱里反应24h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液置于37℃水浴中18min，并用吸管将改性胶原溶液滴入一定形状的模具中，随后将模具放在-20℃冰箱中冷冻48h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置6h后将改性胶原凝胶取出，然后通过冷冻干燥机对改性胶原凝胶进行干燥，得到多孔海绵状改性胶原。
实施例4
（一）制备环糊精多醛交联剂：
称取0.5mmol纯化后的α-环糊精于50ml烧瓶中，向烧瓶中加入7ml极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO），磁力搅拌环糊精至溶解完全后，向其中加入2.6当量的温和氧化剂2-碘酰基苯甲酸（IBX）。然后在磁力搅拌下在28℃下反应30小时，反应结束后过滤，将滤液滴入到150ml的丙酮中，将析出来的物质过滤得沉淀，将沉淀用真空干燥箱在35℃下真空干燥24h，最后将烘干后的样品用50ml去离子水溶解，过滤除掉杂质，滤液经冷冻干燥得最终样品。
经检测，环糊精多醛最终产率达到了90%。
（二）改性胶原：
将步骤（一）制备的环糊精多醛交联剂配制成5种质量浓度为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的环糊精多醛水溶液，然后使用这5种不同浓度的环糊精多醛水溶液分别按如下步骤对胶原进行改性：
（1）将环糊精多醛水溶液与质量浓度为0.6%的胶原水溶液均匀混合，并在4℃冰箱里反应24h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液置于37℃水浴中15min，并用吸管将改性胶原溶液滴入一定形状的模具中，随后将模具放在-20℃冰箱中冷冻48h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置6h后将改性胶原凝胶取出，然后通过冷冻干燥机对改性胶原凝胶进行干燥，得到多孔海绵状改性胶原。
实施例5
（一）制备环糊精多醛交联剂：
称取0.5mmol纯化后的β-环糊精于50ml烧瓶中，向烧瓶中加入7ml极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO），磁力搅拌环糊精至溶解完全后，向其中加入2.4当量的温和氧化剂2-碘酰基苯甲酸（IBX）。然后在磁力搅拌下在30℃下反应48小时，反应结束后过滤，将滤液滴入到150ml的丙酮中，将析出来的物质过滤得沉淀，将沉淀用真空干燥箱在35℃下真空干燥24h，最后将烘干后的样品用50ml去离子水溶解，过滤除掉杂质，滤液经冷冻干燥得最终样品。
经检测，环糊精多醛最终产率达到了92%。
（二）改性胶原：
将步骤（一）制备的环糊精多醛交联剂配制成5种质量浓度为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的环糊精多醛水溶液，然后使用这5种不同浓度的环糊精多醛水溶液分别按如下步骤对胶原进行改性：
（1）将环糊精多醛水溶液与质量浓度为0.6%的胶原水溶液均匀混合，并在4℃冰箱里反应24h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液置于37℃水浴中15min，并用吸管将改性胶原溶液滴入一定形状的模具中，随后将模具放在-20℃冰箱中冷冻48h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置6h后将改性胶原凝胶取出，然后通过冷冻干燥机对改性胶原凝胶进行干燥，得到多孔海绵状改性胶原。
实施例6
（一）制备环糊精多醛交联剂：
称取0.5mmol纯化后的β-环糊精于50ml烧瓶中，向烧瓶中加入7ml极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO），磁力搅拌环糊精至溶解完全后，向其中加入2.6当量的温和氧化剂2-碘酰基苯甲酸（IBX）。然后在磁力搅拌下在30℃下反应48小时，反应结束后过滤，将滤液滴入到150ml的丙酮中，将析出来的物质过滤得沉淀，将沉淀用真空干燥箱在35℃下真空干燥24h，最后将烘干后的样品用50ml去离子水溶解，过滤除掉杂质，滤液经冷冻干燥得最终样品。
经检测，环糊精多醛最终产率达到了93%。
（二）改性胶原：
将步骤（一）制备的环糊精多醛交联剂配制成5种质量浓度为0.075%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的环糊精多醛水溶液，然后使用这5种不同浓度的环糊精多醛水溶液分别按如下步骤对胶原进行改性：
（1）将环糊精多醛水溶液与质量浓度为0.6%的胶原水溶液均匀混合，并在4℃冰箱里反应24h，得到改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液置于37℃水浴中15min，并用吸管将改性胶原溶液滴入一定形状的模具中，随后将模具放在-20℃冰箱中冷冻48h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置6h后将改性胶原凝胶取出，然后通过冷冻干燥机对改性胶原凝胶进行干燥，得到多孔海绵状改性胶原。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环糊精多醛交联剂的应用方法，其特征在于，所述环糊精多醛交联剂用于对胶原的改性；其中所述环糊精多醛交联剂的化学结构为：
Figure FDA00003425296700011
n=2或3。
2.根据权利要求1所述的应用方法，其特征在于，所述环糊精多醛交联剂用于多孔海绵状改性胶原的制备。
3.根据权利要求2所述的应用方法，其特征在于，所述多孔海绵状改性胶原的制备方法包括如下步骤：
（1）将环糊精多醛交联剂水溶液与胶原水溶液混合，并在2～6℃反应20～30h，得到所述改性胶原溶液；
（2）将步骤（1）得到的改性胶原溶液在35～38℃保温15～20min，然后将改性胶原溶液转移至模具中，再将模具在-15～-25℃冷冻40～50h，制备改性胶原凝胶；
（3）将模具在室温下放置4～6h后将改性胶原凝胶取出，并将其干燥得到多孔海绵状改性胶原。
4.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于，步骤（1）中环糊精多醛交联剂水溶液的质量浓度为0.075%～0.6%，胶原水溶液的质量浓度为0.6%。
5.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于，步骤（1）中反应温度为4℃。
6.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于，步骤（2）中改性胶原溶液在37℃水浴中保温，冷冻温度为-20℃。
7.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于，步骤（3）中所述的干燥方法为冷冻干燥。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014206043A1 (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 华南理工大学 一种环糊精多醛交联剂的应用方法
CN105567140A (zh) * 2016-01-15 2016-05-11 上海嘉好胶粘制品有限公司 一种运动绷带胶及其制备方法
CN106456533A (zh) * 2014-04-25 2017-02-22 约翰霍普金斯大学 用于生物医学应用的包含环糊精掺入的胶原基质的组合物
CN106554713A (zh) * 2016-11-24 2017-04-05 上海保立佳新材料有限公司 一种纺织涂层胶及其制备方法
CN107670116A (zh) * 2017-08-29 2018-02-09 广州市朴道联信生物科技有限公司 一种抗真菌角膜修复材料的制备方法
CN108126239A (zh) * 2018-01-02 2018-06-08 四川大学 一种孔道结构可控的明胶细胞支架及其制备方法
CN108210985A (zh) * 2018-01-22 2018-06-29 陕西科技大学 一种基于人源胶原蛋白的高强度医用水凝胶及其制备方法
CN110124620A (zh) * 2019-05-17 2019-08-16 江西师范大学 一种β-环糊精醛接枝壳聚糖吸附剂的制备方法及其应用
CN110999948A (zh) * 2019-12-26 2020-04-14 中国海洋大学 提高水发海参稳定性的交联剂及其方法
CN111072998A (zh) * 2019-12-12 2020-04-28 华南理工大学 一种透明可拉伸高离子导电率水凝胶及其制备和应用
CN111808217A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 上海大学 温敏环糊精聚轮烷、凝胶及其制备方法
CN112608431A (zh) * 2020-11-03 2021-04-06 华南理工大学 一种离子导电水凝胶及其制备方法和应用
CN113274541A (zh) * 2021-05-10 2021-08-20 四川大学 一种抗菌型胶原基医用材料及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202200000938A1 (it) 2022-03-24 2023-09-24 Bi Qem Specialties S P A Composto conciante o riconciante di pellame con composto di inclusione a base di ciclodestrina

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1210019A (zh) * 1998-09-10 1999-03-10 战丽芬 医用胶原蛋白海绵及其制造工艺

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5866165A (en) * 1997-01-15 1999-02-02 Orquest, Inc. Collagen-polysaccharide matrix for bone and cartilage repair
CN101181645B (zh) * 2007-12-06 2010-06-02 浙江理工大学 一种蚕丝功能敷料的制备方法
CN101234216B (zh) * 2008-03-10 2011-08-10 四川大学 适用于生物医用材料的胶原基冷冻凝胶及其制备方法
CN103342824B (zh) * 2013-06-28 2015-07-01 华南理工大学 一种环糊精多醛交联剂的应用方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1210019A (zh) * 1998-09-10 1999-03-10 战丽芬 医用胶原蛋白海绵及其制造工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
公维菊，李国英: ""胶原交联改性的研究现状"", 《皮革化工》 *
张稳等: ""环糊精醛及其衍生物的合成与性能研究进展"", 《化学研究》 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014206043A1 (zh) * 2013-06-28 2014-12-31 华南理工大学 一种环糊精多醛交联剂的应用方法
CN106456533A (zh) * 2014-04-25 2017-02-22 约翰霍普金斯大学 用于生物医学应用的包含环糊精掺入的胶原基质的组合物
JP2017513634A (ja) * 2014-04-25 2017-06-01 ザ・ジョンズ・ホプキンス・ユニバーシティ 生物医学的応用における使用のためのシクロデキストリンを組み入れたコラーゲンマトリクスを含む組成物
CN106456533B (zh) * 2014-04-25 2019-10-08 约翰霍普金斯大学 用于生物医学应用的包含环糊精掺入的胶原基质的组合物
CN105567140A (zh) * 2016-01-15 2016-05-11 上海嘉好胶粘制品有限公司 一种运动绷带胶及其制备方法
CN106554713A (zh) * 2016-11-24 2017-04-05 上海保立佳新材料有限公司 一种纺织涂层胶及其制备方法
CN107670116A (zh) * 2017-08-29 2018-02-09 广州市朴道联信生物科技有限公司 一种抗真菌角膜修复材料的制备方法
CN107670116B (zh) * 2017-08-29 2020-12-08 广州市朴道联信生物科技有限公司 一种抗真菌角膜修复材料的制备方法
CN108126239B (zh) * 2018-01-02 2020-11-10 四川大学 一种孔道结构可控的明胶细胞支架及其制备方法
CN108126239A (zh) * 2018-01-02 2018-06-08 四川大学 一种孔道结构可控的明胶细胞支架及其制备方法
CN108210985A (zh) * 2018-01-22 2018-06-29 陕西科技大学 一种基于人源胶原蛋白的高强度医用水凝胶及其制备方法
CN110124620A (zh) * 2019-05-17 2019-08-16 江西师范大学 一种β-环糊精醛接枝壳聚糖吸附剂的制备方法及其应用
CN111072998A (zh) * 2019-12-12 2020-04-28 华南理工大学 一种透明可拉伸高离子导电率水凝胶及其制备和应用
CN110999948A (zh) * 2019-12-26 2020-04-14 中国海洋大学 提高水发海参稳定性的交联剂及其方法
CN110999948B (zh) * 2019-12-26 2023-05-19 中国海洋大学 提高水发海参稳定性的交联剂及其方法
CN111808217A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 上海大学 温敏环糊精聚轮烷、凝胶及其制备方法
CN111808217B (zh) * 2020-06-01 2022-06-14 上海大学 温敏环糊精聚轮烷、凝胶及其制备方法
CN112608431A (zh) * 2020-11-03 2021-04-06 华南理工大学 一种离子导电水凝胶及其制备方法和应用
CN113274541A (zh) * 2021-05-10 2021-08-20 四川大学 一种抗菌型胶原基医用材料及其制备方法

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