CN107050521A - 一种双层胶原真皮支架及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层胶原真皮支架及其制备方法，双层胶原真皮支架是由胶原层和硅胶层构成；所述胶原层为胶原蛋白海绵层，硅胶层为硅胶混合物层或预处理的硅胶混合物层；本发明中胶原层通过诱导细胞迁移、促进增殖分化，加速了患处的修复，伴随着材料的降解，最终形成与周围组织融为一体的新生组织，硅胶层是半透膜，可以起到控制患处水分流失、保护创面、杜绝感染的作用，同时拥有较好的力学强度，利于双层胶原真皮支架的缝合固定；胶原、硅胶层相结合可以加速肉芽组织的生长，通过控制胶原浓度及pH值控制胶原层的降解速率，使得肉芽组织阶段后可以顺利去除硅胶层，移植自体表皮，其可缩短愈合周期，提高愈合质量，减少瘢痕形成。

Description

一种双层胶原真皮支架及其制备方法

技术领域

本发明属于组织工程的生物材料技术领域，具体涉及一种双层胶原真皮支架及其制备方法。

背景技术

皮肤是覆盖和保护体表的重要组织器官。由于炎症、溃疡、外伤、烧伤、肿瘤术后以及先天性畸形等原因常造成皮肤的缺损和异常。对于暴露的皮肤创面，在传统上使用最多的就是纱布。纱布多由棉花、软麻布和亚麻布加工而成，属于惰性材料，对创面的愈合无直接促进作用。随着对伤口愈合研究的深入，人们认识到不仅要覆盖创面，还必须帮助伤口愈合。由细胞外基质构成的生物材料就是其中比较理想的一类产品，其主要成分包括胶原、非胶原糖蛋白、弹力纤维、糖胺多糖、蛋白聚糖、与基质代谢相关的酶及细胞因子；为细胞的生存及活动提供适宜的场所，不仅是细胞的机械支持组织，而且是供给营养和免疫应答的场所，决定细胞的粘附与迁移，在创伤修复和纤维化、细胞的生长、分化、代谢和肿瘤发生及转移中起重要作用，并作为组织替代材料用于临床研究，在多种组织器官的修复中发挥着重要的作用。

组织修补材料的促愈合作用表现在：具有一定的止血促凝作用，还可诱导多种细胞增殖分化；胶原蛋白不但可作为伤口凝血块的基底，而且是粒细胞、巨噬细胞、纤维母细胞的趋化性物质，为各种细胞的游走、附着、增殖提供支架。组织修补材料在创面最终降解为机体修复细胞所必需的氨基酸，为创面修复提供营养物质。

目前已商品化的双层膜状生物材料有Integra(Integra LifeSciences公司生产)，为双层基质的人工皮肤，真皮部分由牛肌腱的胶原蛋白及硫酸软骨素制成具有一定孔洞大小的支架，表皮层则由硅胶膜组成，可以控制伤口水气的蒸散，在伤口愈合过程，真皮层会与伤口结合，表皮层的硅胶膜可以在真皮层愈合后去除，再进一步做自体皮肤移植。但其缺点在于胶原层孔径偏小，不利于愈合初期的血管化过程，同时在去掉硅胶层时手术刀辅助，可能对伤口造成二次伤害。

同时，还有一些同类产品，是通过生物相容性较好的粘结剂来完成硅胶层和胶原层的复合，但最终得到的产品往往可伸展性不高，顺应性不好，在一些常活动部位使用时，会产生腔隙，容易引发感染。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种双层胶原真皮支架及其制备方法，本产品可大大缩短愈合周期，提高愈合质量，减少瘢痕形成，有很好的临床应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种双层胶原真皮支架，它是由胶原层和硅胶层构成；所述胶原层为胶原蛋白海绵层，硅胶层为硅胶混合物层或预处理的硅胶混合物层。

根据上述的双层胶原真皮支架，所述硅胶混合物层的制备方法：取70～100wt％的硅胶与0～30％wt％的硅油混合均匀得硅胶混合物a，按0.01mL-0.1mL/10cm²比例称取硅胶混合物a制备硅胶混合物层，控制硅胶混合物a的膜厚度在0.05～0.5mm之间。

根据上述的双层胶原真皮支架，所述预处理的硅胶混合物层的制备方法：取70～100wt％的硅胶和0～30wt％的硅油混合均匀得到硅胶混合物b，按0.01mL-0.1mL/10cm²比例取硅胶混合物b置于保护基底膜表面，控制硅胶混合物b的膜厚度在0.05～0.5mm之间，在20～50℃、20～40RH％条件下固化1～10min。

根据上述的双层胶原真皮支架，所述胶原蛋白海绵层中胶原蛋白海绵的制备方法包括以下步骤：

(1)将从牛肌腱中提取的胶原蛋白溶于质量百分比浓度为0.4～0.6％的乙酸溶液，制备成胶原蛋白溶液；将硫酸软骨素溶于质量百分比浓度为0.5～0.8％的乙酸溶液，制备成质量百分比浓度为0.4-0.8％的硫酸软骨素溶液；

(2)将步骤(1)所得溶液混合搅拌均匀，控制pH值，置于冻干盘中-20～-60℃预冻2-8h，再抽真空冷冻干燥24～48h，其中硫酸软骨素的含量为5％～15％；

(3)采用物理和化学结合的方法进行交联，得到胶原蛋白海绵。

胶原蛋白海绵的制备方法中通过调整胶原-硫酸软骨素浆液中的胶原蛋白浓度(质量分数)及pH值来调整材料的孔径分布。在配置浆液时，将胶原浓度控制在0.3～1.5％，pH值控制在2.1～3.5范围，可得到孔隙范围为30mm≤孔隙≤300mm的胶原海绵，优选地将胶原浓度控制在0.5～1.0％，pH值控制在2.1～2.6，经过冷冻干燥可得到孔隙范围为50mm≤孔隙≤200mm的胶原海绵。

根据上述的双层胶原真皮支架的制备方法，包括以下步骤：

将硅胶混合物层置于胶原层表面于温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h；或者将预处理的硅胶混合物层粘附在胶原层的底面，于温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明真皮支架的两层膜在作为皮肤支架材料应用时起到了不同的作用，胶原层通过诱导细胞迁移、促进增殖分化，促进了患处的修复，伴随着材料的降解，最终形成与周围组织融为一体的新生组织。通过控制胶原浓度及pH值控制降解速率，使得产品使用一段时间后，硅胶层可脱离胶原层。同时，在液态硅胶本固化过程中将胶原层与硅胶层复合在一起，得到的最终产品顺应性好，在临床应用中可以更好地发挥作用。

产品可大大缩短愈合周期，提高愈合质量，减少瘢痕形成，有很好的临床应用前景。

附图说明

图1为实施例2的效果图；

图2为实施例3的效果图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的内容进一步描述，但不局限于这些实施例。

以下实施例中，硅胶为单组分脱酸型室温硫化硅橡胶。其中，基础胶为α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，其粘度为10000～50000mPa·s；交联剂为甲基三乙酰氧基硅烷；填料为比表面积在200m²/g的气相法白炭黑；催化剂为二月桂酸二丁基锡。硅胶中按重量份计的组分如下：

硅油的加入可以将硅胶混合物的粘度控制在一个合理的范围，从而优化硅胶膜的厚度控制及固化过程。其中硅油可为挥发性硅油或非挥发性硅油，或二者的混合物。挥发性硅油是低分子量的线性或环状聚二甲基硅氧烷，具有0.5～5cst的粘度，包括但不限于六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷。优选的，采用具有0.5～2cst的粘度的八甲基三硅氧烷。

保护基底膜为氟塑PET离型膜或聚四氟乙烯离型膜，离型力在1～10G。

实施例1

一种双层胶原真皮支架，它是由胶原层和硅胶层构成；所述胶原层为胶原蛋白海绵层，硅胶层为硅胶混合物层或预处理的硅胶混合物层。

上述的双层胶原真皮支架，所述硅胶混合物层的制备方法：取70～100wt％的硅胶与0～30wt％的八甲基三硅氧烷混合均匀得硅胶混合物a，按0.01mL-0.1mL/10比例称取硅胶混合物a制备硅胶混合物层，控制硅胶混合物a的膜厚度在0.05～0.5mm之间。

上述的双层胶原真皮支架，所述预处理的硅胶混合物层的制备方法：取70～100wt％的硅胶和0～30wt％的挥发性硅油混合均匀得到硅胶混合物b，按0.01mL-0.1mL/10比例取硅胶混合物b置于保护基底膜表面，控制硅胶混合物b的膜厚度在0.05～0.5mm之间，在20～50℃、20～40RH％条件下固化1～10min。

根据上述的双层胶原真皮支架的制备方法，包括以下步骤：

将硅胶混合物层置于胶原层表面，刮平后于温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h；或者将预处理的硅胶混合物层粘附在胶原层的底面，于温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h。

实施例2

取70～100％硅胶与0～30％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.01mL-0.1mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.05～0.5mm，在温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h。

实施例3

取70～100％硅胶与0～30％挥发性硅油，混合均匀后，按0.01mL-0.1mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.05～0.5mm，在20～50℃、20～40RH％条件下固化1～10min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下二次固化0.5～7h。

实施例4

取80％硅胶与20％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.02mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.1mm，在温度60℃、相对湿度50RH％条件下固化5h。

实施例5

取70％硅胶与30％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.04mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.2mm，在温度90℃、相对湿度70RH％条件下固化2h。

实施例6

取90％硅胶与10％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.08mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.4mm，在温度80℃、相对湿度50RH％条件下固化4h。

实施例7

取75％硅胶与25％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.05mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.25mm，在温度90℃、相对湿度80RH％条件下固化1h。

实施例8

取95％硅胶与5％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.05mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.25mm，在温度85℃、相对湿度85RH％条件下固化6.5h。

实施例9

取85％硅胶与15％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.07mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.35mm，在温度90℃、相对湿度90RH％条件下固化6.5h。

实施例10

取75％硅胶与25％八甲基三硅氧烷，混合均匀后，按0.03mL/10比例取硅胶混合物置于胶原蛋白海绵表面，用刮刀将硅胶刮平，厚度为0.15mm，在温度60℃、相对湿度45RH％条件下固化2.5h。

实施例11

取75％硅胶与25％挥发性硅油，混合均匀后，按0.03mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.1mm，在25℃、35RH％条件下固化3min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度65℃、相对湿度55RH％条件下二次固化2h。

实施例12

取95％硅胶与5％挥发性硅油，混合均匀后，按0.05mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.25mm，在30℃、25RH％条件下固化6min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度85℃、相对湿度75RH％条件下二次固化4h。

实施例13

取80％硅胶与20％挥发性硅油，混合均匀后，按0.1mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.45mm，在40℃、40RH％条件下固化8min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度90℃、相对湿度85RH％条件下二次固化6h。

实施例14

取75％硅胶与25％挥发性硅油，混合均匀后，按0.03mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.1mm，在25℃、35RH％条件下固化6min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度60℃、相对湿度70RH％条件下二次固化3h。

实施例15

取75％硅胶与25％挥发性硅油，混合均匀后，按0.08mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.35mm，在45℃、30RH％条件下固化4min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度90℃、相对湿度85RH％条件下二次固化6.5h。

实施例16

取95％硅胶与5％挥发性硅油，混合均匀后，按0.05mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.25mm，在35℃、35RH％条件下固化5min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度65℃、相对湿度60RH％条件下二次固化3.5h。

实施例17

取95％硅胶与5％挥发性硅油，混合均匀后，按0.07mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.35mm，在45℃、40RH％条件下固化6min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度100℃、相对湿度80RH％条件下二次固化3.5h。

实施例18

取80％硅胶与20％挥发性硅油，混合均匀后，按0.03mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.1mm，在35℃、25RH％条件下固化5min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度60℃、相对湿度75RH％条件下二次固化1.5h。

实施例19

取95％硅胶与5％挥发性硅油，混合均匀后，按0.02mL/10比例取硅胶混合物置于保护基底膜表面，用刮刀控制硅胶膜厚度在0.1mm，在35℃、35RH％条件下固化3min后，将胶原蛋白层贴附在硅胶膜表面，后在温度85℃、相对湿度75RH％条件下二次固化2.5h。

上述为本发明优选的实施方式，在不脱离本发明所附权利说明书所限定的本发明精神范围内，在形式和细节上对本发明所做的任何变化，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双层胶原真皮支架，其特征在于它是由胶原层和硅胶层构成；所述胶原层为胶原蛋白海绵层，硅胶层为硅胶混合物层或预处理的硅胶混合物层。

2.根据权利要求1所述的双层胶原真皮支架，其特征在于：所述硅胶混合物层的制备方法：取70～100wt％的硅胶与0～30wt％的硅油混合均匀得硅胶混合物a，按0.01mL-0.1mL/10cm²比例称取硅胶混合物a制备硅胶混合物层，控制硅胶混合物a的膜厚度在0.05～0.5mm之间。

3.根据权利要求1所述的双层胶原真皮支架，其特征在于：所述预处理的硅胶混合物层的制备方法：取70～100wt％的硅胶和0～30wt％的硅油混合均匀得到硅胶混合物b，按0.01mL-0.1mL/10cm²比例取硅胶混合物b置于保护基底膜表面，控制硅胶混合物b的膜厚度在0.05～0.5mm之间，在20～50℃、20～40RH％条件下固化1～10min。

4.根据权利要求1所述的双层胶原真皮支架，其特征在于：所述胶原蛋白海绵层中胶原蛋白海绵的制备方法包括以下步骤：

(1)将从牛肌腱中提取的胶原蛋白溶于质量百分比浓度为0.4～0.6％的乙酸溶液，制备成胶原蛋白溶液；将硫酸软骨素溶于质量百分比浓度为0.5～0.8％的乙酸溶液，制备成质量百分比浓度为0.4-0.8％的硫酸软骨素溶液；

(2)将步骤(1)所得溶液混合搅拌均匀，控制pH值，置于冻干盘中-20～-60℃预冻2-8h，再抽真空冷冻干燥24～48h，其中硫酸软骨素的含量为5％～15％；

(3)采用物理和化学结合的方法进行交联，得到胶原蛋白海绵。

5.根据权利要求1所述的双层胶原真皮支架的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将硅胶混合物层置于胶原层表面于温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h；或者将预处理的硅胶混合物层粘附在胶原层的底面，于温度50～110℃、相对湿度50～90RH％条件下固化0.5～7h。