CN106421883A - 一种医用胶原蛋白海绵的制备方法 - Google Patents

一种医用胶原蛋白海绵的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种医用胶原蛋白海绵的制备方法，该胶原蛋白海绵具有三维贯通的多孔结构，孔径大小和分布较为均一，孔隙率为40%~90%。本发明的制备方法包括以下步骤：首先，将I型胶原蛋白置于溶剂中配置胶原蛋白溶液；其次，采用交联剂对胶原蛋白进行交联处理；然后，将胶原蛋白溶液注模冷干成型；最后，经水洗和干燥得到医用胶原蛋白海绵。本发明制备的医用胶原蛋白海绵的两面状态一致，包括孔径大小、分布，强度等，手术医生可以任意选择一面贴敷于创面，且本发明制备的医用胶原蛋白海绵的湿态强度较高，能够适应缝合需要，在特殊手术场合中满足手术医生对于位置固定的需求，能够满足特定场合的特别需求，具有很高的临床实用价值。

Description

一种医用胶原蛋白海绵的制备方法
技术领域
本发明涉及医用生物材料领域，具体为一种医用胶原蛋白海绵的制备方法。
背景技术
I型胶原蛋白广泛存在与动物的骨、角膜、皮肤、肌腱等组织中，分子量约300KD，其分子长度约为300nm，直径约1.5nm，呈棒状。显微结构上I型胶原蛋白由三条肽链组成，包括两条α(I)链和一条α(II)链，具有可降解性、生物相容性和止血性等许多优良的生物学特性。
医用胶原蛋白海绵通常采用I型胶原蛋白作为原材料，在临床使用过程中具有良好的止血效果。其止血效果基于I型胶原蛋白具有止血性能。一方面I型胶原蛋白可以聚集血小板，通过血小板的粘合、聚集形成血栓，从而达到止血目的。另一方面，I型胶原蛋白中含有特殊的氨基酸序列，能够与血小板表面的细胞外基质受体结合，从而激活血小板凝结的一系列细胞内反应，达到止血目的。医用胶原蛋白海绵的制备通常包括酸溶、交联、预冻、冻干、水洗步骤。医用胶原蛋白海绵是基于胶原蛋白生物材料的主要产品之一，已被广泛应用于各种创面止血，组织残腔的填充修复。
目前已上市的胶原蛋白海绵产品多数两面状态不一，在使用过程中需要确认正反面而给操作医师带来困惑，给使用人员带来不便。未经交联处理胶原蛋白海绵往往具有降解速率过快 、易发生收缩形变等缺点, 无法满足组织工程支架的要求，在制备胶原蛋白海绵过程中需要通过物理或化学的方法对支架进行交联处理。CN1047218760A中公开了一种胶原蛋白海绵的制造方法，采用紫外对胶原蛋白进行交联，往往不能获得均一理想的交联强度。CN101005865A中使用戊二醛作为交联剂，戊二醛交联剂的存在会降低胶原蛋白海绵的细胞相容性，可能引起细胞毒性反应。由于在部分手术过程中不易固定，而该海绵在遇水后变软，强度变低，难以适应缝合需要。因此一种能够适应过程中缝合固定以促进胶原蛋白海绵在创面可靠固定的胶原蛋白产品显的十分必要。
本发明以1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺-羟基琥珀酰亚胺作为交联剂，采用冷冻干燥技术制备出一种医用胶原蛋白海绵。该材料不仅具有良好的生物相容性，而且有较为均一理想的孔径大小和分布。本发明的医用胶原蛋白海绵的湿态强度较高，能够适应缝合需要，在生物材料领域具有重要的临床应用价值。
发明内容
本发明的目的是为了制备一种医用胶原蛋白海绵，该海绵适用于临床手术过程中的创面止血。该海绵的正反两面孔径大小、分布、强度一致，不会给人带来产品存在正反面的困惑，提升了手术效率，降低了手术时间。同时该海绵强度较高，能够适用于手术缝合的需要。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明以具有良好的生物相容性和生物活性的I型胶原蛋白制备而成，其制备过程包括以下五个步骤：（1）配置胶原蛋白溶液；（2）对胶原蛋白溶液进行交联处理；（3）将胶原蛋白溶液注入模具后预冻成型；（4）采用程序A和程序B进行冷冻干燥；（5）经水洗后干燥得医用胶原蛋白海绵。
实施的具体技术方案如下：
步骤一：将I型胶原蛋白溶解于含饱和碳酸的乙酸溶液中，配置成一定浓度的胶原蛋白溶液；
步骤二：在胶原蛋白-乙酸溶液中加入1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺-羟基琥珀酰亚胺交联剂，常温条件下交联得到交联产物；
步骤三：按照所需形状选择预冻模具，将交联产物注入预冻模具中，锁好模具，放入-15~ -50℃环境中预冻后得到预冻产物；
步骤四：将预冻产物从预冻模具取出，放入冻干模具，放入冻干机冻干室，以程序A冻干，然后将冻干模具反面并将预冻产物从下盖移动至上盖，继续以程序B冻干，得到胶原蛋白海绵预产品；
步骤五：将步骤四得到的胶原蛋白海绵预产品置于纯水中清洗至少3次，挤掉水分后置于生理盐水中清洗一次，经冷冻干燥后得到医用胶原蛋白海绵。
所述材料合成步骤一中的I型胶原蛋白的溶解溶剂为含饱和碳酸的6%乙酸溶液。
所述材料合成步骤二中的交联剂为1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺/羟基琥珀酰亚胺交联剂溶液，1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺与羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:1~ 10:1。
所述材料合成步骤三中的预冻过程，预冻程序为：-15℃~ -18℃环境中预冻12小时，后以3~5℃/小时的速度降至-50℃，保温12小时。
所述材料合成步骤四中的冻干程序A：以5℃/h升温，直至温度到达0℃，保温1~5小时。
所述材料合成步骤四中的冻干程序B：以4℃/h升温，直至温度到达20℃，保温4~10小时。
本发明提供的优点如下：（1）医用胶原蛋白海绵的两面状态一致，包括孔径大小、分布，强度等。手术医生可以任意选择一面贴敷于创面，且不会造成需要选择哪一面贴敷于创面的困惑；（2）医用胶原蛋白海绵的湿态强度较高，能够适应缝合需要，在部分手术场合中满足手术医生对于位置固定的需求。（3）本发明的制备工艺简单、成本投入低、周期短、无废弃物产生，是一种经济有效的合成方法。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
实施案例1
（1）将I型胶原蛋白溶解于6%的乙酸溶液中，通医用二氧化碳气体至溶液饱和，配置成0.5%的胶原蛋白溶液；
（2）在胶原蛋白乙酸溶液中加入1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺-羟基琥珀酰亚胺交联剂，1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺与羟基琥珀酰亚胺的质量比为4:1，常温交联2小时后放入2~8℃继续交联24小时，得到交联产物；
（3）按照所需形状选择预冻模具，将交联产物注入预冻模具，锁好模具，放入-15~ -18℃环境中预冻12小时，后以3~5℃/小时的速度降至-50℃，保温12小时，得到预冻产物；
（4）将预冻产物从预冻模具取出，放入冻干模具，放入冻干机冻干室，以以5℃/h升温，直至温度到达0℃，保温1~5小时冻干，然后将冻干模具反面并将预冻产物从下盖移动至上盖，继续以4℃/h升温，直至温度到达20℃。保温4~10小时冻干，得到胶原蛋白海绵预产品；
（5）将步骤四得到的胶原蛋白海绵预产品置于纯水中清洗至少3次，挤掉水分后置于生理盐水中清洗一次，经冷冻干燥后得到医用胶原蛋白海绵。
实施案例2
（1）将I型胶原蛋白溶解于6%的乙酸溶液中，通医用二氧化碳气体至溶液饱和，配置成1%的胶原蛋白溶液；
（2）在胶原蛋白乙酸溶液中加入1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺-羟基琥珀酰亚胺交联剂，1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺与羟基琥珀酰亚胺的质量比为4:1，常温交联2小时后放入2~8℃继续交联24小时，得到交联产物；
（3）按照所需形状选择预冻模具，将交联产物注入预冻模具，锁好模具，放入-15~ -18℃环境中预冻12小时，后以3~5℃/小时的速度降至-50℃，保温12小时，得到预冻产物；
（4）将预冻产物从预冻模具取出，放入冻干模具，放入冻干机冻干室，以以5℃/h升温，直至温度到达0℃，保温1~5小时冻干，然后将冻干模具反面并将预冻产物从下盖移动至上盖，继续以4℃/h升温，直至温度到达20℃。保温4~10小时冻干，得到胶原蛋白海绵预产品；
（5）将步骤四得到的胶原蛋白海绵预产品置于纯水中清洗至少3次，挤掉水分后置于生理盐水中清洗一次，经冷冻干燥后得到医用胶原蛋白海绵。
实施案例3
（1）将I型胶原蛋白溶解于6%的乙酸溶液中，通医用二氧化碳气体至溶液饱和，配置成0.5%的胶原蛋白溶液；
（2）在胶原蛋白乙酸溶液中加入1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺-羟基琥珀酰亚胺交联剂，1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺与羟基琥珀酰亚胺的质量比为2:1，常温交联2小时后放入2~8℃继续交联24小时，得到交联产物；
（3）按照所需形状选择预冻模具，将交联产物注入预冻模具，锁好模具，放入-15~ -18℃环境中预冻12小时，后以3~5℃/小时的速度降至-50℃，保温12小时，得到预冻产物；
（4）将预冻产物从预冻模具取出，放入冻干模具，放入冻干机冻干室，以以5℃/h升温，直至温度到达0℃，保温1~5小时冻干，然后将冻干模具反面并将预冻产物从下盖移动至上盖，继续以4℃/h升温，直至温度到达20℃。保温4~10小时冻干，得到胶原蛋白海绵预产品；
（5）将步骤四得到的胶原蛋白海绵预产品置于纯水中清洗至少3次，挤掉水分后置于生理盐水中清洗一次，经冷冻干燥后得到医用胶原蛋白海绵。

Claims (7)

1.一种医用胶原蛋白海绵的制备方法，其主要特征在于，所述材料主要包括I型胶原蛋白，具有三维贯通的多孔结构，孔径大小和分布较为均一，孔隙率为40%~90%。
2.根据权利要求1所述的一种医用胶原蛋白海绵的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下五个步骤：
步骤一：将I型胶原蛋白溶解于含饱和碳酸的乙酸溶液中，配置成一定浓度的胶原蛋白溶液；
步骤二：在胶原蛋白-乙酸溶液中加入1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺-羟基琥珀酰亚胺交联剂，常温条件下交联得到交联产物；
步骤三：按照所需形状选择预冻模具，将交联产物注入预冻模具中，锁好模具，放入-15~ -50℃环境中预冻后得到预冻产物；
步骤四：将预冻产物从预冻模具取出，放入冻干模具，放入冻干机冻干室，以程序A冻干，然后将冻干模具反面并将预冻产物从下盖移动至上盖，继续以程序B冻干，得到胶原蛋白海绵预产品；
步骤五：将步骤四得到的胶原蛋白海绵预产品置于纯水中清洗至少3次，挤掉水分后置于生理盐水中清洗一次，经冷冻干燥后得到医用胶原蛋白海绵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一所述的I型胶原蛋白的溶解溶剂为含饱和碳酸的6%乙酸溶液。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二所述的交联剂为1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺/羟基琥珀酰亚胺交联剂溶液，1-乙基-3-（3-甲丙氨基）碳化二酰亚胺与羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:1~ 10:1。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三所述的预冻过程，预冻程序为：-15℃~ -18℃环境中预冻12小时，后以3-5℃/小时的速度降至-50℃，保温12小时。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤四所述的冻干程序A：以5℃/h升温，直至温度到达0℃，保温1~5小时。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤四所述的冻干程序B：以4℃/h升温，直至温度到达20℃，保温4~10小时。
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