CN104558675A - 一种制备微纤维止血胶原海绵的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备微纤维止血胶原海绵的方法。本发明通过调节胶原蛋白溶液的pH、温度、盐浓度，使胶原分子间通过电荷作用聚集，所得组装胶原再经冷冻干燥后制成胶原蛋白海绵，再经热交联即得微纤维止血胶原海绵。采用该方法制备的微纤维止血胶原海绵具有均匀的多孔结构、良好的亲水性能、高机械强度和抗降解性以及良好的止血性能，解决了传统胶原海绵易降解、力学性能差、在应用过程中容易塌陷，难以维持其固有形态等缺陷。该制备方法简单易行、工艺稳定，制得的微纤维止血胶原海绵可广泛应用于烧伤、创伤、外科手术创口的止血和修复，具有良好的应用前景。

Description

一种制备微纤维止血胶原海绵的方法

技术领域

本发明涉及一种制备微纤维止血胶原海绵的方法，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

生物医用材料是近30年来发展起来的一类高技术新材料，其中的可吸收止血材料也随着交通意外、重大灾害等事故的增多逐渐引起医学界的关注。随着现代科学技术的高速发展，止血材料的研究取得了非常快的进展，各种新型止血材料不断出现，性能也越来越优良。目前常用的止血材料有可吸收纤维蛋白胶、壳聚糖、可吸收性明胶海绵、氰基丙烯酸酯、氧化纤维素和氧化再生纤维素等。止血效果确切、生物相容性好、能控制降解速率的生物医用止血材料成为人们关注和研究的主要对象。

作为细胞外基质的主要成分，胶原蛋白具有良好的生物相容性和生物可降解性、低免疫原性，是一种较为理想的可吸收止血材料。但是纯胶原蛋白海绵在应用过程中往往存在降解速度快、力学性能差、机械强度低等缺陷，并且海绵在湿润环境下很难维持自身固有形态，容易塌陷，极大的限制了其应用。因胶原蛋白在体内可自组装成有序的纤维结构，通常伴随着α链之间的分子间和分子内交联，这种交联赋予胶原更高的耐降解性能和机械强度，胶原蛋在体外进行。基于以上思路，可将胶原蛋白在体外自组装成束状或丝状结构的胶原纤维，经冷冻干燥制成胶原海绵后，再经过热交联，制备出微纤维止血胶原海绵。所制得的微纤维止血胶原海绵因其高机械强度、良好的降解性和止血性能可广泛应用于烧伤、创伤、外科手术创口的止血和修复，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备微纤维止血胶原海绵的方法，制备的微纤维止 血胶原海绵具有均匀的多孔结构、良好的亲水性能、高机械强度和抗降解性以及良好的止血性能，解决了传统胶原海绵易降解、力学性能差、在应用过程中容易塌陷，难以维持其固有形态等缺陷。

本发明通过以下技术方案实现：

一种制备微纤维止血胶原海绵的方法，具体制备步骤如下：

(1)配置一定浓度的胶原乙酸溶液；

(2)4℃下，将一定浓度的胶原乙酸溶液与磷酸盐缓冲液按一定体积比混匀，用碱性溶液调节混合液pH为5～10；

(3)将步骤(2)所得混合液置于水浴锅中孵育一定时间；反应结束后，离心去上清，透析除盐；

(4)将步骤(3)所得组装胶原液冷冻干燥制成海绵，热交联后即得微纤维止血海绵。

优选的，步骤(1)所述的胶原乙酸溶液的浓度为0.5～8mg/mL。

优选的，步骤(2)中的磷酸盐为氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或两种以上；胶原乙酸溶液和磷酸盐缓冲液的体积比为1～4:0.25～1；混合液中磷酸盐的终浓度为5～30mM。

优选的，步骤(2)中碱性溶液为0.1M的NaOH。

优选的，步骤(3)中孵育的温度为15～35℃，孵育时间为2～24h。

优选的，步骤(3)中离心转速为4000～12000r/min，透析时间为1～6d。

优选的，步骤(4)中的热交联的温度为80～160℃，交联时间12～72h。

与现有技术相比，本发明制备的微纤维止血胶原海绵具有以下优点和利用价值：

1、本发明制备的微纤维止血海绵能高效吸水，且仍能保持其固有的形态结构，在防止渗出液过度的同时可为伤口修复提供一个相对湿润的环境；

2、本发明采用独特的自组装工艺制备得到的微纤维止血胶原海绵，通过胶原分子间相互聚集成纤维结构赋予胶原海绵更优异的性能，解决了纯胶原蛋白海绵抗降解性差，机械强度低等问题；

3、本发明制备的微纤维止血胶原海绵的降解周期可通过胶原蛋白的纤维化程度 和交联程度进行调控，以满足不同创伤对降解周期的要求。

4、本发明制备的微纤维止血胶原海绵具有良好的止血性能，同时合适的孔径大小和孔隙率，为细胞的生长、增殖创造了优异的条件。

5、本发明所制备的微纤维止血海绵制备工艺简单，工艺稳定成熟，符合工业化生产的要求。

6、本发明制备的海绵可作为可吸收性止血材料广泛应用于烧伤、创伤、外科手术创口的止血和修复，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

以下通过具体实例对本发明的一种制备微纤维止血胶原海绵的方法做进一步说明。需要说明的是本发明的保护范围不受限于实施例所述的范围。

实施例1

4℃条件下，将0.5mg/mL的胶原乙酸溶液与0.085M磷酸盐缓冲液以16:1体积比混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至5，充分搅拌混匀后转移至15℃水浴锅中使其自组装，2h后将已固化的组装胶原液在4000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐1d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于80℃真空干燥箱内交联24h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例2

4℃条件下，将1mg/ml的胶原乙酸溶液与0.09M磷酸盐缓冲液以8:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至6，充分搅拌混匀后转移至20℃水浴锅中使其自组装，4h后将已固化的组装胶原液在5000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐2d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于100℃真空干燥箱内交联24h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例3

4℃条件下，将2mg/ml的胶原乙酸溶液与0.075M磷酸盐缓冲液以4:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至7，充分搅拌混匀后转移至25℃水浴锅 中使其自组装，6h后将已固化的组装胶原液在6000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐3d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于110℃真空干燥箱内交联24h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例4

4℃条件下，将4mg/ml的胶原乙酸溶液与0.06M磷酸盐缓冲液以2:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至8，充分搅拌混匀后转移至28℃水浴锅中使其自组装，12h后将已固化的组装胶原液在8000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐4d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于120℃真空干燥箱内交联48h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例5

4℃条件下，将6mg/ml的胶原乙酸溶液与0.05M磷酸盐缓冲液以1:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至9，充分搅拌混匀后转移至30℃水浴锅中使其自组装，18h后将已固化的组装胶原液在10000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐5d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于140℃真空干燥箱内交联60h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例6

4℃条件下，将8mg/ml的胶原乙酸溶液与0.0375M磷酸盐缓冲液以4:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至10，充分搅拌混匀后转移至35℃水浴锅中使其自组装，24h后将已固化的组装胶原液在12000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐6d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于160℃真空干燥箱内交联72h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例7

4℃条件下，将0.5mg/ml的胶原乙酸溶液与0.085M磷酸盐缓冲液以8:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至5，充分搅拌混匀后转移至15℃水浴锅中使其自组装，2h后将已固化的组装胶原液在8000rmp下离心10min，弃上 清，透析除盐3d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于110℃真空干燥箱内交联50h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例8

4℃条件下，将1mg/ml的胶原乙酸溶液与0.09M磷酸盐缓冲液以6:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至6，充分搅拌混匀后转移至20℃水浴锅中使其自组装，4h后将已固化的组装胶原液在5000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐2d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于100℃真空干燥箱内交联65h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例9

4℃条件下，将2mg/ml的胶原乙酸溶液与0.075M磷酸盐缓冲液以3:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至7，充分搅拌混匀后转移至25℃水浴锅中使其自组装，6h后将已固化的组装胶原液在6000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐3d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于130℃真空干燥箱内交联55h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例10

4℃条件下，将3mg/ml的胶原乙酸溶液与0.006M磷酸盐缓冲液以4:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至8，充分搅拌混匀后转移至28℃水浴锅中使其自组装，12h后将已固化的组装胶原液在8000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐3d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于140℃真空干燥箱内交联60h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例11

4℃条件下，将5mg/ml的胶原乙酸溶液与0.05M磷酸盐缓冲液以2:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至9，充分搅拌混匀后转移至30℃水浴锅中使其自组装，18h后将已固化的组装胶原液在10000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐5d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于160℃真空干燥箱内 交联48h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

实施例12

4℃条件下，将7mg/ml的胶原乙酸溶液与0.0375M磷酸盐缓冲液以1:1体积混匀，用0.1M NaOH溶液调节pH至10，充分搅拌混匀后转移至35℃水浴锅中使其自组装，18h后将已固化的组装胶原液在12000rmp/min下离心10min，弃上清，透析除盐6d。将组装胶原液冷冻干燥制成海绵，于150℃真空干燥箱内交联40h，即得微纤维止血胶原海绵。所得海绵的性能见表1。

表1本发明制备的海绵材料的性能

(1)拉伸强度计算公式：

$\mathrm{\σ}=\frac{F}{S}$

式中：F—断裂前试样承受的最大载荷，N；

S—试样的横截面积，m²。

(2)断裂伸长率计算公式：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\Δl}}{l_0}$

式中：△l—伸长量，mm；

l₀—标距，mm。

(3)溶胀度计算公式：

$\mathrm{SR}=\frac{(W_t-W_0)}{W_0}$

式中：W₀—海绵干重，g；

W_t—海绵吸收PBS溶胀饱和后的重量，g。

Claims (7)

1.一种制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

(1)配置一定浓度的胶原乙酸溶液；

(2)4℃下，将一定浓度的胶原乙酸溶液与磷酸盐缓冲液按一定体积比混匀，用碱性溶液调节混合液pH为5～10；

(3)将步骤(2)所得混合液置于水浴锅中孵育一定时间；反应结束后，离心去上清，透析除盐；

(4)将步骤(3)所得组装胶原液冷冻干燥制成海绵，热交联后即得微纤维止血海绵。

2.根据权利要求1所述的制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，步骤(1)所述的胶原乙酸溶液的浓度为0.5～8mg/mL。

3.根据权利要求1所述的制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，步骤(2)中的磷酸盐为氯化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或两种以上；胶原乙酸溶液和磷酸盐缓冲液的体积比为1～4:0.25～1；混合液中磷酸盐的终浓度为5～30mM。

4.根据权利要求1所述的制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，步骤(2)中碱性溶液为0.1M的NaOH。

5.根据权利要求1所述的制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，步骤(3)中孵育的温度为15～35℃，孵育时间为2～24h。

6.根据权利要求1所述的制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，步骤(3)中离心转速为4000～12000r/min，透析时间为1～6d。

7.根据权利要求1所述的制备微纤维止血胶原海绵的方法，其特征在于，步骤(4)中的热交联的温度为80～160℃，交联时间12～72h。