CN1066790A - 治疗用无孔胶原片及其制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

含水量不超过20％的I型胶原凝胶，厚度为 0.02—2mm的透明片形，其吸收生理液体的容量最 高为其本身重量的15倍，无天然胶原降解产物，适于 治疗创伤和烧伤。

Description

胶原是自然界中广泛分布的硬蛋白。它代表人体总蛋白的三分之一。最近，医学实践表明，可利用胶原在瘢痕形成过程中做刺激剂，因为其对fibronectin（一种可促进细胞接合和生成细胞的迁移和复制的糖蛋白）有捕获作用及其它仍不完全清楚的作用，它可能与和各种生长因素之间有相互作用（见：Ⅱ  collageno  nella  cicatrizzazione”，B.Palmieri，Artestampa出版1990年1月，第40-42页）。已知的胶原产品，是通过特殊的非变性的方法，从富含该硬蛋白的动物器官中提取、纯化并经冷冻干燥，制备得到的稳定产品。终产物为或薄或厚的片状，并具有强吸收力（通常为渗出物和液体），因为其纤维结构疏散，并形成分支，形成了较大的吸收表面（吸收力高达其本身重量的50倍）。胶原的亲水性非常有助于该吸收力。

除了上述作用外，胶原在瘢痕形成中的作用特点为胶原/血小板相互作用，在胶原，fibronectin和生长因子（在瘢痕形成的调节中形成的分子）之间产生相互作用（见前述教材第45-46页）。

但也有这种情况，其中胶原海绵的吸收力及其亲水性，导致生理液体的过量损失。众所周知，蒸发现象在未损伤的皮肤上发生，当皮肤损伤时，该蒸发现象加重，导致下层脱水。在烧伤病例中，当大面积皮肤受到外伤时，这种现象更为严重。在这种病例中，冷冻干燥的胶原的吸收力，进一步增加了蒸发，并使下层结构损伤。

本发明提供的产品，不仅保留了胶原的快速瘢痕形成作用，同时还防止过量蒸发，而且不需除去（透明）即可随时检查伤口，简单实用，粘附于损伤表面，不需频繁更换，不影响伤口的氧化作用但可防止细菌感染，可吸收与其接触的生理液体，但不溶于其中，除非有特殊的酶作用，且结构均匀。

本发明胶原的另一个重要特点为，其适用做植入物质，防止内科手术中出现粘连。

为了得到具有该性质的产物，使用前述教材第三页表1中定义的I型胶原，其特点为在各类生理液体中不溶。皮肤中的I型胶原代表深层真皮中总量的80%，腱中的90-95%，骨中的100%。因此I型胶原在生理学上与人体皮肤胶原最接近。

因为不溶，为得到结构均匀的产品，通过已知方法，将纤维状胶原分散于pH值约为2.5的稀醋酸溶液中，不断搅拌，直至胶原纤维完全分散于液体中，在该pH值，纤维膨胀形成凝胶，所得到的凝胶仍含有未完全凝胶化的纤维，及异物颗粒，因此需用pH2.5-3.5醋酸溶液进一步稀释，使充分溶解，随后进行过滤。

减压过滤使用特殊的滤器（随后介绍其特点，但不限于此），可以全部消除胶凝过程中不断形成的气泡，对于所给胶原凝胶的粘度，该气泡是很难消除的。

在减压作用下，使残余压为300mmHg时，气泡体积增大，在通过滤器孔的过程中破裂，可被除去。为达到上述结果，通过实验得到的最佳过滤条件为：凝胶温度为10-30℃，优选25-28℃，余压为20-60mmHg，优选约30mmHg。

经实验证实，上述实验数据最为有效，但并不限制本方法的实验条件。

过滤后的凝胶收集于真空密闭容器中，并使滤后的凝胶通过滤筛后沿容器壁流动，形成连续的滤体腊膜，使其过滤后不再吸收空气形成气泡。

过滤后的凝胶在20-25mmHg的减压条件下再放置1小时，使凝胶中的气泡全部除去。

滤器

胶原凝胶过滤所需的滤器，不仅能除去固体颗粒，使其留在筛上，还能除去其中所含的气泡。该滤器上部为圆柱形不锈钢外壳，且装有刮动搅拌，混合胶原凝胶，从筛中除去固体颗粒，以免堵塞。圆柱形壳的底部装有筛孔小于0.1mm的不锈钢筛（已发现Taurail筛特别有效）。

滤器下部（筛下的部分）是圆柱形外壳，可用适宜的泵抽真空，由于减压，通过滤筛过滤的凝胶中所含的气泡体积增大。

在滤筛下面约3mm处有一个装置，其中装有竖直或倾斜排列的、互相平行的一系列不锈钢板。过滤后的凝胶沿这些板往下流，形成连续的液体膜，由于重力作用到达容器底部。

通过减压作用还未破裂的气泡留在该装置的上部，使无气泡或基本上无气泡的凝胶流到容器底部。过滤后的凝胶中仍含有的极小气泡在恢复到标准大气压时体积明显减小，以至于基本上成为不含气体。

这时，由于过滤前凝胶的压力和筛下的余压（约30mmHg）之间的差，气泡体积增加大了25倍，然而，从减压到外界压力时气泡体积减小25倍，因此直径小于0.100mm（筛孔径）的气泡，在恢复到标准大气压时，直径小于0.034mm，基本上看不见了。干燥过程中，可除去这些气泡，在所得的片状结构中不会留下小孔。

因此整片凝胶厚度极为均匀，不会产生小孔，避免被酶作用侵袭，该酶作用可破坏其对抗微生物的保持作用。

干燥

如上所得到的过滤的凝胶，无异物颗粒和气泡，澄清并透明，因此可用来制备所需厚度和直径的膜。精确分析测定了过滤的凝胶含量后，具有所需胶原厚度的膜可精确定量，量入适宜的容器中。该测量通常用适宜的蠕动泵进行，其可防止空气进入凝胶，同时还可防止可损害胶原蛋白结构的加热或摩擦。该容器为盘状，且由抗粘附材料制成。

装有凝胶的上述容器盘在控制的条件下（相对温度60-80%，温度20-22℃，环境级别为10，000或稍低）置于适当控制的干燥炉中，在炉中干燥至少2小时，得到厚度均匀的凝胶。往炉中充氮气流约30分钟，完全除去空气和氧，以获得恒定的操作条件并防止可能的氧化。

可见该操作可完全阻断微生物种系的生长，而当该操作在空气存在时进行，则有微生物种系生长。干燥在闭合条件下在氮气流中进行。

得到具有所需特性的膜的关键步骤-干燥，在图1中所示的适宜的炉中在特定条件下进行。

其中，数字1表示置于多孔侧壁上的干燥盘，V表示设备中的氮循环扇，N₂表示供氮阀，GF表示旋管冷却装置，S表示分离冷凝液滴的平行板，T₁表示第一温度计，SC表示冷凝水出口，R表示加热装置，T₂表示第二温度计，I₁表示第一比重计，MO表示测氧计（分析仪），Sg表示排气口，Tr表示过压阀，I₂表示第二比重计。

该炉以该方式装置，以满足下列要求：

1）充氮气使残余氧含量低于2%，以除去空气的装置;

2）使氨冷却和加热温度变化范围最大为30℃，以控制干燥室中的相对温度和水蒸发速率的装置;

3）调节干燥室中氮循环速率的装置，以便于不出现高流动点，因此保持整个表面干燥速率一致，防止形成皱痕，该皱痕不仅影响外观，而且表示胶原浓度不同，干燥程度不均（局部干燥）。

产品的含水量必须不高于20%（重量比），最好达到较高程度的干燥（至含水量为2%或3%），以确保适当除去初得凝胶中所含的醋酸。所得的干燥产品很容易吸收外界的水分，因此需保存在最高湿度为20%环境中。

实施例

下列非限制性实例给出进行干燥所需的最适合的实验条件。

第一步：

充氮至氧含量低于1%，保持2小时使达到平衡，所载凝胶10mm，凝胶胶原含量0.5%。

第二步：

通过风扇使氮进行循环

冷却后的氮温度-5℃（T₁）

加热后的氮温度26-28℃（T₂）

大约12小时

进入干燥区的相对湿度（I₁点）12-14%

出干燥区的相对湿度（I₂点）70-80%

第三步：

冷却后的氮温度（T₁）-15℃

加热后的氮温度（T₂）26-28℃

大约12小时

进干燥区的相对湿度（I₁点）6-7%

出干燥区的相对湿度（I₂点）45-50%

第四步：

最终干燥

冷却后的氮温度（T₁）-40℃

加热后的氮温度（T₂）26-28℃

大约12小时

第五步：

取出产品，进行下一批制备。从冷凝旋管中全部放出水，往炉中充氮在70-80℃循环2小时，冷至20℃，装入新产品。

按所需的干燥程度，调节流经干燥器的氮流速率。

得到约200微米厚的半透明膜。厚度变化范围通常为0.02-2mm。这表示治疗应用时非特异性条件，因为其只决定产品的吸收时间而不能决定其特异性能。干燥程度也可如上述变化。

所得膜的特性为：

-保持胶原纤维的“天然”结构（电子显微镜已证实了胶原的经典的三级螺旋结构）。

-无降解产物，如非纤维状的胶原的单体或二聚物，或明胶，一种潜在变应原性的指片。

-高蛋白氮含量（超过90%）

-高羟脯氨酸偏含量（超过12%）

-低吸收力（其本身重量的约10-15倍，而不是已知工艺的冷冻干燥产品的50倍）

-对酶侵袭的高抵抗性

-良好的产品透明度

-浸于生理溶液中的以后的优良可塑性。

以该方法的所到的产品，经γ射线照射灭菌，可用于治疗烧伤及各种脱皮或皮肤损伤。

该产品在耐受性和止痛作用两方面均有良好结果（无变应原性或致敏性，在治疗过程中，产品的天然特性不变）。瘢痕形成时间很短，而且该产品与用冷冻干燥胶原（海绵）同法治疗比较，吸收时间较长，因此更换次数减少。渗出物损失很低，比使用冷冻干燥胶原时低很多。

产品透明使得无需除去胶原片（通常很疼）即可观察伤口的情况。

产品可以是二维片形（正方形，长方形，圆形，椭圆形或其它形状），有或无粘附层（如硬膏）或惰性材料，如尼龙，聚氨酯、聚乙烯等做载体，或在干燥过程中或以后加入药用活性物质。

Claims (4)

1、含水量不超过20%(重量)的I型胶原凝胶，其为厚度为0.02-2mm的透明片形，生理液体的吸收容量不超过其本身重量的15倍，无天然胶原降解产物，适于治疗创伤和烧伤。

2、由pH2.5-3.5的稀释的胶原凝胶溶液制备权利要求1的胶原凝胶片，包括：将凝胶通过滤孔小于0.1mm的滤器，滤器减压至20-60mmHg，且装有防止气泡进入滤液的装置，随后在控制温度和相对湿度的条件下，用氮气流使盘中所盛的液体凝胶干燥。

3、过滤权利要求2中的胶原凝胶的适宜装置，其包括筛孔小于0.1mm的金属筛，并在滤筛下面装有一排平行板，使滤液形成连续液体膜流动。

4、干燥权利要求2中的胶原凝胶的适宜装置，其包括容器盘中所盛液体的干燥区，闭环氮气流通过干燥区、冷却区和加热区的循环，控制冷却和加热温度，得到进入干燥区的控制相对湿度的气流。