CN107308494A - 一种注射用胶原蛋白、制备方法及填充剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注射用胶原蛋白及其制备方法,注射用胶原蛋白含有经过交联的胶原蛋白颗粒,胶原蛋白颗粒均匀分散在磷酸盐缓冲液中。可用于人体皮肤组织填充修复,包括去除皱纹和修复凹陷性疤痕。可以注射到皱纹、凹陷性疤痕、创伤性皮肤真皮中以及嘴唇等部位,以达到填充、修复的目的。
Description
技术领域
本发明涉及医学生物工程领域,特别是一种注射用胶原蛋白、制备方法及填充剂。
背景技术
随着社会的发展和生活水平的提高,人们在满足了自身健康的前提下,对自身形体生物外在美有了进一步的追求。科学技术特别是医疗技术的迅速发展,为这一需求奠定了基础;美容外科得以应运而生并迅速发展,在诸多美容外科技术当中,注射美容因其简便易廉,特别是对机体创伤小等优点而深受广大爱美人士青睐;
注射美容主要是注射物质于人体局部,以达到修正皮肤缺陷的美容,具有微创(无创)、安全性高、起效快、富有个性的优势,包括肉毒素注射、透明质酸钠、自体脂肪移植、自体血浆注射和胶原蛋白填充等;肉毒素又称肉毒杆菌内毒素,它是由致命的肉毒杆菌分泌而出的细菌内毒素,有剧毒,毒性越大,效果越明显,但会造成面部肌肉不自然甚至面瘫。自体脂肪从人体自身某些部位吸取多余的皮下脂肪细胞,吸出的混合物经净化处理、注入药物得到复合脂肪颗粒,选择完整的颗粒脂肪细胞通过注射的方式再移植到自己需要进行脂肪填充的部位,但自体脂肪填充也有局限性,如术后脂肪吸收,易出现纤维结节、钙化、感染及脂肪瘤等并发症。自体成纤维细胞溶浆是取自体皮肤制成纤维细胞悬浊液,体外培养后注入凹陷部位,效果明显但会造成皮肤的损伤。胶原蛋白占机体组成蛋白质的25%,广泛应用于真皮填充,是一种可降解和吸收的生物衍生材料,具有高度的安全性和生物相容性。
胶原蛋白是一种生物高分子物质,广泛地存在于哺乳动物体内,是结缔组织中非常重要的主要成分,也是细胞外基质的种主要成分。胶原蛋白具有较强的生物活性及生物功能,参与细胞的迁移、分化和增殖,是结缔组织具有机械强度,胶原蛋白还具有止血、生物相容性和生物降解性能。胶原蛋白在烧伤、创伤、眼角膜疾病、保健、美容、矫形、硬组织修复、创面止血、药物传递、缓释技术等医药卫生领域有着广泛的应用。
胶原蛋白虽然是非常安全的填充剂材料,但缺点是降解速度快,生物稳定性欠佳,留存时间不长,如果要获得持久的填充效果,需要多次填充。
发明内容内容
本发明的目的是提供一种对人体损伤较小,在人体内留存时间长,生物学相容性好的注射用胶原蛋白。本发明的另一目的是提供上述胶原蛋白的制备方法。本发明的第三目的是提供采用该胶原蛋白制备的注射用胶原蛋白填充剂。
为了实现上述目的,本发明提供了一种注射用胶原蛋白,是用碳化二亚胺类交联剂对动物胶原蛋白进行交联反应制备而成,所述碳化二亚胺类交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)。
优选地,所述动物胶原蛋白为Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白。
另一方面,本发明还提供了一种以上所述的注射用胶原蛋白的制备方法,依次按照以下步骤进行:
(1)将动物胶原溶解于0.1%(v/v)的乙酸水溶液:
(2)加入0.2mol/L磷酸氢二钠溶液调节pH至5.0,室温搅拌;
(3)加入交联剂进行交联反应;
(4)将产物离心、清洗去除交联剂;以及
(5)将清洗后的产物进行高压均质。
优选地,步骤(1)中溶解后的胶原溶液中胶原浓度为10~100mg/mL。
优选地,步骤(2)中在室温下的搅拌时间为3h。
优选地,步骤(3)中交联剂加入量为0.1g/L~10g/L,交联反应的反应温度为20~30℃,反应时间为8~30h。
优选地,步骤(4)中清洗剂为pH5~9、浓度为0.02mol/L的磷酸盐缓冲液。
另一方面,本发明还提供了一种注射用胶原蛋白填充剂,以上述的注射用胶原蛋白分散于缓冲液中制备而成。
优选地,所述缓冲液位pH=7.4的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲液,其中磷酸氢二钠的浓度为0.02mol/L,磷酸二氢钠的浓度为0.02mol/L,所述缓冲液中还含有0.3%(w/v)的盐酸利多卡因。
优选地,所述注射用胶原蛋白填充剂中胶原蛋白的浓度为20mg/mL~70mg/mL。
本发明提供的一种注射用胶原蛋白、制备方法及填充剂,具有如下有益效果:
本发明利用EDC/NHS作为交联剂,产物无生物学毒性,从而降低了产品对注射部位及人体的损伤。同时由于发生了分子内或分子间的交联,从而降低了胶原蛋白的降解速率,提高其在体内的存留时间,并且胶原蛋白本身具有的促进细胞形成和生长的性能以及其优良的生物学相容性并未受到明显影响。因此,本发明的注射用胶原蛋白可作为填充材料,用于医疗的整形行业中。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
选用动物组织,例如猪皮,经酸水解或者酶水解、盐析和纯化等步骤,获得高纯度的胶原蛋白,为Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白。
由于胶原蛋白是不溶于水的纤维蛋白,为了后续交联过程反应的均一性,将胶原蛋白溶于0.1%(v/v)的乙酸水溶液中,得到胶原蛋白浓度为4mg/mL的胶原蛋白溶液,加入浓度为0.2mol/L、pH=11.2的磷酸氢二钠溶液将胶原蛋白溶液的pH调节至5.0,以更利于后续的交联反应。
加入交联剂。交联剂选择的是碳化二亚胺类交联剂,因为碳化二亚胺类交联剂并不会成为实际交联的一部分,只是帮助胶原蛋白分子的羧基和氨基之间形成酰胺键,具体是碳化二亚胺首先和羧基偶合形成一个O异酰基脲结构,这一活化中间物受到—NH2基团进攻形成酰胺交联,而活化的中间物可以清除并最终被清洗掉,所以交联产物具有非常好的生物安全性。
本实施例中交联剂选用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS),交联剂EDC/NHS的摩尔比5:1。相较于其他碳化二亚胺类交联剂,EDC/NHS直接作用于胶原蛋白分子,无需对胶原蛋白进行前处理,短时间内即可使胶原分子内和分子间进行交联,效率更高;对胶原内部分子结构的水解破坏程度较少,并且胶原本身具有良好的促进细胞形成和生长的性能以及其优良的生物学相容性也不会受到明显影响;无生物学毒性,降低产品对注射部位及人体的损伤。
加入交联剂EDC/NHS,使EDC最终浓度为3g/L,在20~28℃下反应8~26h。在室温下搅拌1h至均匀。离心,收集交联的胶原蛋白纤维。
将交联产物置于体积5~10倍的磷酸盐缓冲液中清洗3~5次。清洗所用的磷酸盐缓冲液的浓度为0.02mol/L,pH为5~8。选用磷酸盐缓冲液作为清洗剂可以保证交联胶原蛋白纤维维持当前的状态,不至于发生降解。
离心,撇去上层的磷酸缓冲液,收集下层的交联胶原蛋白。
将交联胶原蛋白加入到磷酸盐缓冲液中,并进行高压均质,使均质后的匀浆液中交联胶原蛋白的浓度为20mg/mL~70mg/mL。其中,选用的磷酸盐缓冲液的pH=7.0,其中含有0.3%(w/v)的盐酸利多卡因、0.02mol/L的磷酸氢二钠和0.02mol/L的磷酸二氢钠。由于该磷酸盐缓冲液中含有人体所需的无机盐离子,因此选择该缓冲液作为分散体系的基质的话更易于被人体皮肤所吸收。
将胶原蛋白匀浆液灌装于无菌的30G注射针的注射器中,得到注射用胶原蛋白填充剂。
实施例二
选用动物组织,例如猪皮,经酸水解或者酶水解、盐析和纯化等步骤,获得高纯度的胶原蛋白。
由于胶原蛋白是不溶于水的纤维蛋白,为了后续交联过程反应的均一性,将胶原蛋白溶于0.1%(v/v)的乙酸水溶液中,得到胶原蛋白浓度为4mg/mL的胶原蛋白溶液,加入浓度为0.2mol/L、pH=11.2的磷酸氢二钠溶液将胶原蛋白溶液的pH调节至5.0,以更利于后续的交联反应。
加入交联剂EDC/NHS,使EDC最终浓度为0.1g/L,在20~28℃下反应8~26h。在室温下搅拌1h至均匀。离心,收集交联的胶原蛋白纤维。
将交联产物置于体积5~10倍的磷酸盐缓冲液中清洗3~5次。清洗所用的磷酸盐缓冲液的浓度为0.02mol/L,pH为5~8。
离心,撇去上层的磷酸缓冲液,收集下层的交联胶原蛋白。
将交联胶原蛋白加入到磷酸盐缓冲液中,并进行高压均质,使均质后的匀浆液中交联胶原蛋白的浓度为20mg/mL~70mg/mL。其中,选用的磷酸盐缓冲液的pH=7.0,其中含有0.3%(w/v)的盐酸利多卡因、0.02mol/L的磷酸氢二钠和0.02mol/L的磷酸二氢钠。
将胶原蛋白匀浆液灌装于无菌的30G注射针的注射器中,得到注射用胶原蛋白填充剂。
实施例三
选用动物组织,例如猪皮,经酸水解或者酶水解、盐析和纯化等步骤,获得高纯度的胶原蛋白。
由于胶原蛋白是不溶于水的纤维蛋白,为了后续交联过程反应的均一性,将胶原蛋白溶于0.1%的乙酸水溶液中,得到胶原蛋白浓度为4mg/mL的胶原蛋白溶液,加入浓度为0.2mol/L、pH=11.2的磷酸氢二钠溶液将胶原蛋白溶液的pH调节至5.0,以更利于后续的交联反应。
加入交联剂EDC/NHS,使EDC最终浓度为10g/L,在20~28℃下反应8~26h。在室温下搅拌1h至均匀。离心,收集交联的胶原蛋白纤维。
将交联产物置于体积5~10倍的磷酸盐缓冲液中清洗3~5次。清洗所用的磷酸盐缓冲液的浓度为0.02mol/L,pH为5~8。
离心,撇去上层的磷酸缓冲液,收集下层的交联胶原蛋白。
将交联胶原蛋白加入到磷酸盐缓冲液中,并进行高压均质,使均质后的匀浆液中交联胶原蛋白的浓度为20mg/mL~70mg/mL。其中,选用的磷酸盐缓冲液的pH=7.0,其中含有0.3%的盐酸利多卡因、0.02mol/L的磷酸氢二钠和0.02mol/L的磷酸二氢钠。
将胶原蛋白匀浆液灌装于无菌的30G注射针的注射器中,得到注射用胶原蛋白填充剂。
上述实施例一至三制得的交联胶原蛋白的产率、交联度、熔点和酶降解率如表1所示。
表1实施例产物产率、交联度、熔点和酶降解率数据表
由表1可见,采用本发明提供的方式制备注射用胶原蛋白,具有较高的产率;产物具有较高的交联度、熔点和较低的酶降解率。
采用大鼠间充质干细胞评估上述各实施例的生物适应性。将上述三个实施例的产物与大鼠间充质干细胞共同培养三天,并使用MTT(活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶)法测定该细胞的活性,结果如表2所示。
表2实施例产物培养大鼠间充质干细胞MTT法测定数据表
由表2可见,采用本发明提供的方式制备出的注射用胶原蛋白产物与空白组在线粒体中琥珀酸脱氢酶活性指标上差异不大,由此证明本发明提供的方式制备出的注射用胶原蛋白产物没有细胞毒性,具有良好的细胞相容性。
采用4只兔子进行动物实验,评估上述三实施例所得产品与同类产品在注射入兔子耳部和脊柱两侧后的降解情况;随机选择4只健康的新西兰大白兔,编号,将动物耳部和背部进行剃毛,消毒,开始注射,每只兔子脊柱两侧分别注射0.2mL,两耳部注射0.1mL,单笼饲养,定期观察,结果如表3-1和3-2:
表3-1耳部降解情况观察
表3-2脊柱两侧降解情况观察
由表3-1和表3-2可看出,采用本发明提供的方式制备出的注射用胶原蛋白产物与对照组产品在注射入兔子耳部和脊柱两侧部位后,经近7个月的时间观察,发现降解时间明显比对照组产品长,且实验过程中并无明显异常反应,无红肿,发热等现象,说明本发明提供的方式制备出的注射用胶原蛋白产物能作为植入剂,且效果比较理想。
综上,本发明利用EDC/NHS作为交联剂,产物无生物学毒性,从而降低了产品对注射部位及人体的损伤。同时由于发生了分子内或分子间的交联,从而降低了胶原蛋白的降解速率,提高其在体内的存留时间,并且胶原蛋白本身具有的促进细胞形成和生长的性能以及其优良的生物学相容性并未受到明显影响。因此,本发明的注射用胶原蛋白可作为填充材料,用于医疗的整形行业中。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离该发明构思的前提下,所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种注射用胶原蛋白,其特征在于,是用碳化二亚胺类交联剂对动物胶原蛋白进行交联反应制备而成,所述碳化二亚胺类交联剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)。
2.根据权利要求1所述的注射用胶原蛋白,其特征在于,所述动物胶原蛋白为Ⅰ型胶原蛋白和Ⅲ型胶原蛋白。
3.一种如权利要求1或2所述注射用胶原蛋白的制备方法,其特征在于,依次按照以下步骤进行:
(1)将动物胶原溶解于0.1%(v/v)的乙酸水溶液:
(2)加入0.2mol/L磷酸氢二钠溶液调节pH至5.0,室温搅拌;
(3)加入交联剂进行交联反应;
(4)将产物离心、清洗去除交联剂;以及
(5)将清洗后的产物进行高压均质。
4.根据权利要求3所述的注射用胶原蛋白的制备方法,其特征在于,步骤(1)中溶解后的胶原溶液中胶原浓度为10~100mg/mL。
5.根据权利要求3所述的注射用胶原蛋白的制备方法,其特征在于,步骤(2)中在室温下的搅拌时间为1~3h。
6.根据权利要求3所述的注射用胶原蛋白的制备方法,其特征在于,步骤(3)中交联剂加入量为0.1g/L~10g/L,交联反应的反应温度为20~30℃,反应时间为8~30h。
7.根据权利要求3所述的注射用胶原蛋白的制备方法,其特征在于,步骤(4)中清洗剂为pH5~9、浓度为0.02mol/L的磷酸盐缓冲液。
8.一种注射用胶原蛋白填充剂,其特征在于,以权利要求1或2所述的注射用胶原蛋白分散于缓冲液中制备而成。
9.根据权利要求8所述的注射用胶原蛋白填充剂,其特征在于,所述缓冲液为pH=7.4的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲液,其中磷酸氢二钠的浓度为0.02mol/L,磷酸二氢钠的浓度为0.02mol/L,所述缓冲液中还含有0.3%(w/v)的盐酸利多卡因。
10.根据权利要求8所述的注射用胶原蛋白填充剂,其特征在于,所述注射用胶原蛋白填充剂中胶原蛋白的浓度为20mg/mL~70mg/mL。
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