CN107376031A - 一种胶原聚乳酸硬化复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种胶原、聚乳酸复合硬化材料的制备方法。自制或市售不同分子量为200~1000000的聚乳酸,用浓度为0.01~2.0mol/L的碱溶液按(1~100):(100~1)(W/V),在25℃~45℃环境下浸泡清洗数次后滤出固体真空干燥,碱液清洗末道液体PH为5~9;然后将干燥后的聚乳酸加热升温至40℃~150℃软化至可流动或有机溶剂溶解成液体状。再然后将PH4‑8的胶原溶液或凝胶胶原与聚乳酸按(1~100):(100~1)(V/W)的比例混合均匀,胶原溶液或凝胶胶原的胶原浓度为0.1%~15%(W/V)。最后将复合物干燥成型。采用本发明制备的材料可降解,降解速度可调控,有一定的韧度,适合临床多种组织损伤修复治疗。
Description
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域,特别涉及一种胶原聚乳酸硬化复合材料的制备方法。
背景技术
目前临床的手术方法已经随着科技的发展变得更加人性化,特别是创伤比较厉害的组织,如骨裂、骨缺损的固定,组织缝合等,解决方向多为避免进行二次手术,以免对病人进行二次创伤。但不同的组织修复时间不同,现在金属和部分可降解的材料多为固定体内降解时间,对于快速修复的组织来说无疑为一种异物,长期留着体内大小存在影响。因此需要一种可降解,可调控降解速度用于不同组织修复的复合材料来满足临床患者使用。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种胶原、聚乳酸硬化复合材料的制备方法。技术方案如下:
本发明提供了一种制备聚乳酸-胶原复合物的方法,包括以下步骤,
(1)自制或市售不同分子量为200~1000000的聚乳酸,自制聚乳酸的方法为:向乳酸含量50%~85%的水溶液中滴入硫酸,硫酸的加入量为乳酸摩尔质量的0.1%~10%,40~180℃环境下搅拌,转速20r~800r/min,反应时间4~24h,停止搅拌,趁热出料,冷却至室温,外观为白色柔软固体,干燥后检测分子量,室温下密封储存备用。
(2)根据需要选用不同分子量范围的聚乳酸,用浓度为0.01~2.0mol/L的碱溶液按(1~100):(100~1)(W/V),在25℃~45℃环境下浸泡清洗数次后滤出固体真空干燥,碱液清洗末道液体PH为5~9;干燥,密封储存备用。
(3)胶原溶液或胶原凝胶配制:称取市售或自制胶原,用2~10的酸或碱溶液溶解胶原,胶原溶液或凝胶胶原的胶原浓度为0.1%~15%(W/V),最后调节PH至4~8,2~15℃储存备用。聚乳酸液化:将不同分子量范围的聚乳酸加热升温至40℃~150℃软化至可流动或有机溶剂溶解成液体状。生物软化过程每升温3~5℃,需保温5~10min。
(4)将上述(3):(4)为(1~100):(100~1)(V/W)的比例混合均匀。最后将复合物干燥成型。干燥温度为聚乳酸软化温度±10℃。
在本发明(1)的一种优选实施方式中,转速为96r~374r/min,聚合时间为5~7h,分子量为10000~15000。
在本发明(2)的一种优选实施方式中,25~45℃清洗次数为14次,聚乳酸固体表面PH为4~5,洗液PH为6~7。
在本发明(3)的一种优选实施方式中,测得分子量为10000~15000的聚乳酸软化温度为40~50℃。
在本发明(4)、(5)的一种优选实施方式中,胶原用量为聚乳酸用量的3%~5%,成型方式为浇铸成型,真空干燥温度为45~60℃。
具体实施方式
需要说明的是,本发明所使用的水均为医药行业所用的纯化水或注射用水,满足药典标准。
试剂和仪器
试剂均市售可得。
实施例1
(1)称取含量为85%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(75%)3.2g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应6h,出料42克,分子量为15000,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复14次,此时固体表面PH为5,洗液PH为7,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为55~65℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至65℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体趁热注入模具,50℃真空干燥12h。获得聚乳酸-胶原复合物样品。
实施例2
(1)称取含量为65%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(98%)1.6g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应6h,出料45克,分子量为10000,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复10次,此时固体表面PH为6,洗液PH为7,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为50~60℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至60℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体趁热注入模具,50℃真空干燥12h。获得聚乳酸-胶原复合物样品。
实施例3
(1)称取含量为85%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(50%)4.8g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应6h,出料43克,分子量为8000,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复18次,此时固体表面PH为5,洗液PH为6,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为45~50℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至50℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体趁热注入模具,45℃真空干燥12h。获得聚乳酸-胶原复合物样品。实施例4
(1)称取含量为50%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(98%)3.2g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应7h,降至室温过夜,再次升温至90℃,搅拌反应4h,出料40克,分子量为17000,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复15次,此时固体表面PH为5,洗液PH为7,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为60~70℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至70℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体趁热注入模具,60℃真空干燥12h。获得聚乳酸-胶原复合物样品。
实施例5
(1)称取含量为85%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(98%)3.2g,机械搅拌转速300r/min,90℃反应6h,出料44克,分子量为14000,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复15次,此时固体表面PH为6,洗液PH为6,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为55~65℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至65℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体趁热注入模具,50℃真空干燥12h。获得聚乳酸-胶原复合物样品。
实施例6
(1)称取含量为85%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(20%)3.2g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应6h,降温至室温过夜,再次升温至90℃搅拌反应4h,出料41克,分子量为17500,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复14次,此时固体表面PH为5,洗液PH为7,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为65~70℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至70℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,于65℃真空干燥12h,所得预混体剪碎后均匀放入模具内,模具放于硫化机平板间,平板加热至70℃,加压锁紧模具,恒温保压30min后取出模具,冷却5min后开模,获得聚乳酸-胶原复合物样品。
实施例7
1)称取含量为85%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(98%)3.2g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应7h,降至室温过夜,再次升温至90℃,搅拌反应4h,出料41克,分子量为16500,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复16次,此时固体表面PH为6,洗液PH为7,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为60~65℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至65℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体趁热注入模具,放入干燥器内冷却至室温,用液氮-70℃冷冻后于冻干机内冻干,获得聚乳酸-胶原复合物样品。
实施例8
1)称取含量为85%的乳酸58g,向其中滴加硫酸(98%)3.2g,机械搅拌转速100r/min,90℃反应7h,降至室温过夜,再次升温至90℃,搅拌反应4h,出料43克,分子量为17500,室温密封储存备用。
(2)配制浓度为0.01mol/L的碳酸氢钠溶液2000 ml,取聚乳酸样品24克剪碎浸泡在100ml配好的碳酸氢钠溶液中,45℃搅拌10min,滤出固体,再次浸入100ml碱液中,搅拌10min,如此反复16次,此时固体表面PH为5,洗液PH为6,将固体于45℃真空干燥12h。
(3)取10g 干燥好的聚乳酸固体,剪碎放入50ml烧杯中,置于恒温水浴中,初始温度30℃,升温速率1℃/min,每升5℃,保温时间5min,测得聚乳酸的软化温度范围为65~75℃。
(4)取10g碱洗干燥后的聚乳酸,加热至75℃,机械搅拌至聚乳酸变为高粘度胶状熔体,称取2.1g干湿比33.34%的胶原蛋白,剪碎后投入聚乳酸熔体中,搅拌混匀至无块状固体析出,将流体倒出放于干燥器内冷却至室温,造粒,使用3D打印机通过FDM工艺成型,获得聚乳酸-胶原复合物样品。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种胶原聚乳酸硬化复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)自制或市售不同分子量为200~1000000的聚乳酸,自制聚乳酸的方法为:向乳酸含量50%~85%的水溶液中滴入硫酸,硫酸的加入量为乳酸摩尔质量的0.1%~10%,40~180℃环境下搅拌,转速20r~800r/min,反应时间4~24h,停止搅拌,趁热出料,冷却至室温,外观为白色柔软固体,干燥后检测分子量,室温下密封储存备用;
(2)根据需要选用不同分子量范围的聚乳酸,用浓度为0.01~2.0mol/L的碱溶液按(1~100):(100~1)(W/V),在25℃~45℃环境下浸泡清洗数次后滤出固体真空干燥,碱液清洗末道液体PH为5~9;干燥,密封储存备用;
(3)胶原溶液或胶原凝胶配制:称取市售或自制胶原,用2~10的酸或碱溶液溶解胶原,胶原溶液或凝胶胶原的胶原浓度为0.1%~15%(W/V),最后调节PH至4~8,2~15℃储存备用;
(4)聚乳酸液化:将不同分子量范围的聚乳酸加热升温至40℃~150℃软化至可流动或有机溶剂溶解成液体状;生物软化过程每升温3~5℃,需保温5~10min;
(5)将上诉(3):(4)为(1~100):(100~1)(V/W)的比例混合均匀,最后将复合物干燥成型,干燥温度为聚乳酸软化温度±10℃。
2.根据权利要求1(1)所述的方法,其特征在于,自制聚乳酸过程可以通过调节搅拌速度和聚合时间,可以调节所得聚乳酸的分子量;市售和自制所得聚乳酸分子量范围为200~1000000;所用硫酸浓度为10~98%。
3.根据权利要求1(2)所述的方法,其特征在于,所述清洗过程需反复多次,直到固体表面PH为4~8,洗液PH为5~9为止;所述浸泡清洗所用碱液为氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液的一种或多种;所述浸泡清洗所用碱液的浓度为0.01~2.0mol/L;所述浸泡清洗所用碱液的浸泡用量比例为:(1~100):(100~1)(W/V)。
4.根据权利要求1(3)所述的方法,其特征在于,所述溶解胶原的酸液为醋酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液、碳酸溶液的一种或几种。
5.根据权利要求1(3)所述的方法,其特征在于,所述溶解胶原的碱液为氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、磷酸氢二钠溶液,柠檬酸钠溶液的一种或几种。
6.根据权利要求1(3)所述的方法,其特征在于,所述胶原溶液或凝胶胶原的胶原浓度为0.1%~15%(W/V)。
7.根据权利要求1(3)所述的方法,其特征在于,所述胶原溶液或凝胶胶原的PH范围为4~8。
8.根据权利要求1(4)所述的方法,其特征在于,所述升温范围为40~150℃过程中,每升温3~5℃,需保温5~10min。
9.根据权利要求1(5)所述的方法,其特征在于,胶原溶液或胶原凝胶:聚乳酸为(1~100):(100~1)(V/W);所述成型方式为3D打印、激光快速成型、手工塑形、模塑成型的一种或几种且不限于所列成型方式;干燥可在真空干燥箱内进行,温度为聚乳酸软化温度±10℃,也可先用干冰或液氮冷冻后用冻干机冻干。
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