CN111234271B - 一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法。该方法将透明质酸钠和交联剂溶液分别注入不同的微通道中，控制两者的流速进入混合通道，并继续流动发生初步的交联反应，然后将产物引流至交联池中，继续交联至终点，再经碱化、沉淀、复溶后得到结构重排的交联透明质酸钠凝胶。该方法利用透明质酸钠的非牛顿流体特性，仅通过控制层流装置的流速，就可以引导交联过程中透明质酸钠分子结构重排，使其保持线性的三级结构。该方法未涉及制粒和粉碎工序，有效地保护了交联凝胶的分子结构完整性，提高凝胶的抗降解能力。同时凝胶呈现出无颗粒的线性结构，具有良好的粘弹性和内聚性，植入后在体内不易溃散，提升了可注射性和整体的填充效果。

Description

一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法
技术领域
本发明涉及医用生物材料技术领域，具体涉及一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法。
背景技术
透明质酸钠是一种天然高分子多糖，具有良好的理化性能和生物相容性，被广泛应用于软组织填充中，在医学美容领域备受青睐。由于未交联的透明质酸钠在体内受到透明质酸酶的酶解作用易迅速降解，存留时间较短，因此通常采用交联剂交联透明质酸钠以延长其在体内的存留时间。
在现有的交联透明质酸钠填充剂中，一类填充剂具有无颗粒的光滑的结构和良好的内聚性，与常见的颗粒状透明质酸凝胶相比，此类填充剂在体内不易分散，具有良好的面部提升和抵抗变形的能力(J COSMET LASER THER,2011；13:21–27)。公开号为CN106589424A的专利公开了一种注射用交联透明质酸凝胶及其制备方法，通过改变交联方式、交联温度、交联剂用量等常规参数，制备得到了具有高内聚性和粘弹性的凝胶。由此可见，通过不同制备工艺得到的透明质酸钠填充剂，可具备不同的微观结构，其理化性质和临床应用的方向也将有很大的区别。
目前的交联透明质酸钠填充剂的制备工艺大多包含制粒或粉碎工序，造成透明质酸钠分子链的破坏以及酶解位点的无规暴露，缩短体内降解时间，而且粒度不均匀，大大降低了产品的可注射性。因此，如何有效地减少物理挤压或粉碎对产品造成的影响，是延长体内降解时间的有效手段之一。
由于透明质酸钠水溶液是一种非牛顿流体，在不同剪切速率的作用下，其三级结构会在网络状与线性之间切换，随之表现出不同的黏性和弹性。从分子结构出发，在透明质酸钠的交联工艺中引入可控的剪切力，就可以调控交联过程中透明酸钠的三级结构，进而影响其交联位点间的相对位置、交联过程以及交联后凝胶的性状。在一定方向和切变的作用下，透明质酸钠可以呈现出趋于线性的结构，与常规条件下无规则的网络结构相比，线性结构有利于均质化的交联反应，可在保证交联度的同时赋予凝胶以一定的流动性，避免颗粒化的凝胶形成，从而省略了制粒和粉碎工序。然而到目前为止，还没有一项专利涉及到利用应力引导透明质酸钠分子结构重排以调控其交联过程的方法。
发明内容
本发明提供了一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，其特征在于利用透明质酸钠的非牛顿流体特性，通过施加一定方向和大小的应力，引导透明质酸钠分子结构重排，促使交联过程中透明质酸钠保持线性平行结构。
本发明提供的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，包含以下步骤：将透明质酸钠溶液注入层流装置的微通道A中，交联剂溶液注入微通道B中，控制透明质酸钠溶液和交联剂溶液的流速进入混合通道，在混合通道中继续流动并发生初步的交联反应，然后将产物引流至交联池中，继续交联至终点，再经碱化、沉淀、复溶后得到结构重排的交联透明质酸钠凝胶。
所述的透明质酸钠分子量为20～300万Da，通过碱性溶液对其进行活化。
所述的透明质酸钠溶液的质量浓度为0.2～10％(m/m％)，在微通道A中的流速为每分钟5～200米。
所述的交联剂为二乙烯基砜、戊二醛、1，4－丁二醇二缩水甘油醚等，与透明质酸钠的比例为1/15～1/1(v/m)。
所述交联剂用碱性溶液稀释成浓度为0.2～10％(v/v％)，在微通道B中的流速为每分钟1～50米。
所述的混合通道中溶液流速为每分钟5～100米，在混合通道中的交联时间为5分钟～1小时，交联反应温度为30～60℃。
所述的交联池中进行低速搅拌，交联时间为0.5～5小时，温度为30～60℃。
所述的碱化交联透明质酸钠凝胶的溶液为NaOH、Na2CO3以及其他碱性溶液。
所述的沉淀交联透明质酸钠凝胶的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷中的一种或两种以上的混合溶液。
本发明的优点：
(1)本发明利用透明质酸钠的流体特性，通过层流装置提供一定方向和大小的应力，仅调控交联前与预交联过程中的流体方向与速率，就可以引导透明质酸钠的结构重排，使其三级结构保持线性。
(2)本发明提供的方法中未涉及制粒和粉碎工序，有效地保护了交联凝胶的分子结构完整性，提高凝胶的抗降解能力。
(3)本发明制备得到的凝胶，微观结构呈无颗粒的线性状，保留了原有分子的整体特性，其注射性显著提高。同时凝胶具有良好的粘弹性和内聚性，植入后在体内不易溃散，提升了整体的填充效果。
附图说明：
图1为实施例1中经分子结构重排后的交联透明质酸钠凝胶的扫描电子显微镜图片。
图2为实施例2中未经分子结构重排的交联透明质酸钠凝胶的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
现结合实施例，对本发明作了详细描述：
实施例一
称取1g分子量为130万Da的透明质酸钠干粉，溶于2％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为2.4％(m/m)的透明质酸钠溶液。吸取二乙烯基砜150μl，溶于2％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为1.8％(v/v)的交联剂溶液。将上述配制好的透明质酸钠溶液和交联剂溶液分别注入微通道A和B中，调整两者的流速分别为60米/分钟和10米/分钟。两个通道的溶液进入混合通道后，继续以60米/分钟的流速流动15分钟，通道温度为40℃。然后将初步交联的透明质酸钠引流至交联池中，水浴加热40℃，100rpm机械搅拌2小时。反应结束后，缓慢加入95％的乙醇溶液，直至析出白色沉淀，该白色沉淀用同样浓度的乙醇溶液洗涤5～10次后，过滤，得到白色粉末；该白色粉末用PBS溶液50ml溶解后，透析得到交联透明质酸钠凝胶。
取上述制备得到的凝胶冷冻干燥，液氮淬断后，通过扫描电子显微镜观察凝胶的截面。如图1所示，凝胶呈现出非常规整的定向的微观通道结构。
实施例二
称取1g分子量为130万Da的透明质酸钠干粉，溶于2％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为2.0％(m/m)的透明质酸钠溶液，向其中加入二乙烯基砜150μl，水浴加热40℃，100rpm机械搅拌2小时15分钟。反应结束后，缓慢加入95％的乙醇溶液，直至析出白色沉淀，该白色沉淀用同样浓度的乙醇溶液洗涤5～10次后，过滤，得到白色粉末；该白色粉末用PBS溶液50ml溶解后，透析得到交联透明质酸钠凝胶。
取上述制备得到的凝胶冷冻干燥，液氮淬断后，通过扫描电子显微镜观察凝胶的截面。如图2所示，凝胶呈现出各向同性的多孔状结构。
与实施例1相比，本实施例在交联浓度、交联温度、交联时间以及后处理过程一致的条件下，未施加应力的作用，最终得到的凝胶则为常见的高分子多孔形貌，证明了通过层流装置提供的一定方向和大小的应力，可以引导交联过程中透明质酸钠的结构重排，使其三级结构保持线性。
实施例三
称取1g分子量为170万Da的透明质酸钠干粉，溶于2％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为2.0％(m/m)的透明质酸钠溶液。吸取二乙烯基砜180μl，溶于2％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为1.5％(v/v)的交联剂溶液。将上述配制好的透明质酸钠溶液和交联剂溶液分别注入微通道A和B中，调整两者的流速分别为80米/分钟和15米/分钟。两个通道的溶液进入混合通道后，继续以80米/分钟的流速流动8分钟，通道温度为45℃。然后将初步交联的透明质酸钠引流至交联池中，水浴加热45℃，100rpm机械搅拌3小时。反应结束后，缓慢加入95％的乙醇溶液，直至析出白色沉淀，该白色沉淀用同样浓度的乙醇溶液洗涤5～10次后，过滤，得到白色粉末；该白色粉末用PBS溶液50ml溶解后，透析得到交联透明质酸钠凝胶。
实施例四
称取1g分子量为130万Da的透明质酸钠干粉，溶于2.5％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为3.0％(m/m)的透明质酸钠溶液。吸取二乙烯基砜200μl，溶于2.5％的氢氧化钠溶液中，配制成浓度为2.0％(v/v)的交联剂溶液。将上述配制好的透明质酸钠溶液和交联剂溶液分别注入微通道A和B中，调整两者的流速分别为80米/分钟和20米/分钟。两个通道的溶液进入混合通道后，继续以80米/分钟的流速流动8分钟，通道温度为50℃。然后将初步交联的透明质酸钠引流至交联池中，水浴加热50℃，100rpm机械搅拌2小时。反应结束后，缓慢加入95％的乙醇溶液，直至析出白色沉淀，该白色沉淀用同样浓度的乙醇溶液洗涤5～10次后，过滤，得到白色粉末；该白色粉末用PBS溶液50ml溶解后，透析得到交联透明质酸钠凝胶。

Claims (7)

1.一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，包含以下步骤：将透明质酸钠溶液注入层流装置的微通道A中，交联剂溶液注入微通道B中，控制透明质酸钠溶液和交联剂溶液的流速进入混合通道，在混合通道中继续流动并发生初步的交联反应，透明质酸钠溶液的质量浓度为0.2～10％(m/m％)，在微通道A中的流速为每分钟5～200米，交联剂用碱性溶液稀释成浓度为0.2～10％(v/v％)，在微通道B中的流速为每分钟1～50米，混合通道中溶液流速为每分钟5～100米，然后将产物引流至交联池中，继续交联至终点，再经碱化、沉淀、复溶后得到结构重排的交联透明质酸钠凝胶。
2.如权利要求1所述的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，所述的透明质酸钠分子量为20～300万Da，通过碱性溶液对其进行活化。
3.如权利要求1所述的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，所述的交联剂为二乙烯基砜、戊二醛、1，4－丁二醇二缩水甘油醚，与透明质酸钠的比例为1/15～1/1(v/m)。
4.如权利要求1所述的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，所述的在混合通道中的交联时间为5分钟～1小时，交联反应温度为30～60℃。
5.如权利要求1所述的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，所述的交联池中进行低速搅拌，交联时间为0.5～5小时，温度为30～60℃。
6.如权利要求1所述的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，所述的碱化交联透明质酸钠凝胶的溶液为NaOH、Na2CO3以及其他碱性溶液。
7.如权利要求1所述的一种引导交联透明质酸钠凝胶结构重排的方法，所述的沉淀交联透明质酸钠凝胶的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷中的一种或两种以上的混合溶液。
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