CN113440644A - 一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法，本发明的弹性白蛋白胶粘剂柔韧性好、粘结性能好、生物安全性高。先通过物理作用形成第一交联网络，再通过化学键合形成第二交联网络，能显著提高胶粘剂的柔性和回复性。本发明胶粘剂的制备原料简单，制备过程可控。

Description

一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，尤其涉及一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法。
背景技术
随着医学技术的进步，临床对软组织胶粘剂的需求量越来越大。据统计，世界上每年要做400万例以上的外科手术，传统上采用手术缝合线或纤维来缝合手术伤口，但由于空气或体液渗漏所造成的并发症等系列问题，造成严重的危害，甚至会危及病人的生命。早在20世纪五十年代人们就利用组织胶粘剂来解决手术缝合带来的严重问题。
组织胶粘剂是通过界面的粘附和物质的内聚等作用，使两种或两种以上的材料连接在一起，用于组织粘合的胶粘剂，来代替手术的缝合。
蛋白类胶粘剂由于其原料易得、价格低廉，且具有较好的粘结性能受到学者的重视，目前临床用蛋白类胶粘剂主要有纤维蛋白类粘合剂、白蛋白类粘合剂、明胶类粘合剂等，纤维蛋白类粘合剂是利用人的纤维蛋白原和人凝血酶制得的粘合剂，该粘合剂已被广泛用于心胸外科、肝外科等外科手术中，但仍然存在机械强度不足带来的例如人血来源紧张、存在病毒传播风险、生产周期长等缺点。白蛋白-戊二醛以及明胶-间苯二酚-甲醛类胶粘剂，研究表明该类胶粘剂具有一定的粘结强度，在临床上被广泛用于主动脉夹层动脉手术中，但这类胶粘剂仍然存在机械性能差、柔韧性不足、粘结强度不足等缺点，因此临床亟待研发出机械强度高、柔韧性好、粘结性能好、生物安全性高的组织胶粘剂。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种弹性白蛋白胶粘剂，其柔韧性好、粘结性能好、生物安全性高。
本发明的第二个方面提出了一种上述弹性白蛋白胶粘剂的制备方法。
根据本发明的第一个方面，提出了一种弹性白蛋白胶粘剂，包括牛血清白蛋白、丙烯酰胺单体、交联剂。
在本发明的一些实施方式中，所述牛血清白蛋白与所述丙烯酰胺单体通过物理作用形成第一交联网络，再经所述交联剂通过化学键合形成第二交联网络。本发明中，先通过物理作用形成第一交联网络，再通过化学键合形成第二交联网络，能显著提高胶粘剂的柔性和回复性。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述物理作用选自氢键作用、物理缠绕中的至少一种。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述牛血清白蛋白与所述丙烯酰胺单体的质量比为(2～4):1。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述丙烯酰胺单体与所述交联剂的摩尔浓度比为100：(0.03～0.1)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述交联剂选自亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二烯酸酯中的至少一种。
根据本发明的第二个方面，提出了一种弹性白蛋白胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：牛血清白蛋白溶液中加入丙烯酰胺单体和交联剂后，加入光引发剂，搅拌，形成预胶；
S2：预胶经紫外光照射，得到弹性白蛋白胶粘剂。
在本发明的一些实施方式中，所述光引发剂选自苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)中的至少一种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述光引发剂的质量浓度为0.1％～0.5％。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述紫外光的波长为350～380nm，所述照射的时间为1～3min。
本发明的有益效果为：
1.本发明的弹性白蛋白胶粘剂具有较强的弹性，弹性形变可达到2037.01±14.20％。
2.本发明的白蛋白胶粘剂具有较强的回复性，施加85％应变时，循环压缩2次，可回复到原来形态，最大压缩强度达63.24±3.05kPa，压缩模量达到216.95±6.67KPa。
3.本发明的白蛋白胶粘剂具有较强的力学拉伸性能，拉伸强度达24.38±6.0kPa，同时杨氏拉伸模量达0.76±0.04kPa。
4.本发明的双网络交联的白蛋白胶粘剂可以增强其与组织间的粘结强度，其搭接拉伸剪切强度可达35.09±4.00kPa。
5.本发明胶粘剂的制备原料简单，制备过程可控。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明弹性白蛋白胶粘剂形成机理图。
图2为本发明胶粘剂搭接拉伸剪切强度测试示意图。
图3为本发明胶粘剂搭接拉伸剪切强度测试测试图。
图4为实施例1～2和对比例1～3胶粘剂的形变-搭接剪切强度测试结果图。
图5为实施例1～2和对比例1、3胶粘剂的拉伸强度-形变曲线图。
图6为本发明胶粘剂循环压缩测试图。
图7实施例1～2循环压缩强度-形变曲线图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
图1是本发明弹性白蛋白胶粘剂形成机理图，牛血清白蛋白(BSA)先与丙烯酰胺通过物理作用形成第一交联网络，再经交联剂通过化学键合作用形成第二交联网络。下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法：
(1)称取5.0g牛血清白蛋白(BSA)溶解在10mL水溶液中，配制成质量浓度为50％的BSA水溶液，加入2.5g丙烯酰胺单体(AAM)(WBSA:WAAM为2:1)，再加入0.0016g的亚甲基双丙烯酰胺(BIS)(摩尔浓度为0.03mol％)和0.01g的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)(质量体积浓度为0.1％)，混合溶液在室温下搅拌30min，形成均匀溶液。
(2)预胶溶液放置在紫外线下，365nm紫外光照射3min，得到弹性白蛋白胶粘剂。
实施例2：一种弹性白蛋白胶粘剂及其制备方法：
(1)称取5.0g牛血清白蛋白(BSA)溶解在10mL水溶液中，配制成质量浓度为50％的BSA水溶液，加入1.7g丙烯酰胺单体(AAM)((WBSA:WAAM为3:1))，再加入的0.0011g亚甲基双丙烯酰胺(BIS)(摩尔浓度为0.03mol％)和0.01g的LAP(质量体积浓度为0.1％)，混合溶液在室温下搅拌30min，形成均匀溶液。
(2)预胶溶液放置在紫外线下，380nm紫外光照射3min，得到弹性白蛋白胶粘剂。
对比例1：一种胶粘剂及其制备方法：
称取5.0g牛血清白蛋白(BSA)溶解在10mL水溶液中，配制成质量浓度为50％的BSA水溶液，加入质量浓度为10％的戊二醛溶液300μL，搅拌2min后得到胶粘剂。
对比例2：一种胶粘剂及其制备方法：
(1)称取3.0g丙烯酰胺单体(AAM)溶解在10mL水溶液中，配制成质量浓度为30％的AAM水溶液，加入0.0019g的亚甲基双丙烯酰胺(BIS)(摩尔浓度为0.03mol％)和0.01g的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)(质量体积浓度为0.1％)，混合溶液在室温下搅拌30min，形成均匀溶液。
(2)预胶放置在紫外线中，365nm紫外光照射3min，得到丙烯酰胺胶粘剂。
对比例3：一种胶粘剂及其制备方法：
(1)称取5.0g牛血清白蛋白(BSA)溶解在10mL水溶液中，配制成质量浓度为50％的BSA水溶液，加入3.0g丙烯酰胺单体(AAM)(质量浓度为30％)，再加入0.0019g的亚甲基双丙烯酰胺(BIS)(摩尔浓度为0.03mol％)和0.095g的2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)(摩尔浓度为1mol％)，混合溶液在室温下搅拌30min，形成均匀溶液。
(2)均匀溶液在室温搅拌下加入质量浓度为10％的戊二醛溶液300μL，搅拌2min后形成预胶；
(3)预胶放置在紫外线中，365nm紫外光照射3min，得到白蛋白胶粘剂。
测试例1：胶粘剂搭接拉伸剪切强度测试
实验原料：新鲜猪皮(面积为：25mm×75mm)和表面涂有明胶的载玻片(面积为：25mm×75mm)
实施例1～2和对比例1～3的胶粘剂的测试方法均为：如图2所示，分别取200μL配好的质量浓度为50％的胶粘剂溶液，均匀涂在新鲜猪皮表面，将载玻片搭接在上面，搭接面积为20mm×25mm，用50g砝码按压10min后，365nm的紫外光照射3min(30mW/cm2)。如图3所示，利用万能试验机进行测试，将试样防御试验机夹头处，夹头以1mm/min的速度进行测试，直至试样被破坏，搭接剪切强度为单位面积的搭接剪切力，单位为：kPa。每种胶粘剂平行做3次，取平均值，代表性曲线图如图4所示。
结果分析：从图4可看出，实施例1中的胶粘剂的搭接拉伸剪切强度为30.0±2.0kPa～35.09±4.02kPa，实施例2中胶粘剂的搭接拉伸剪切强度为20.0±3.0kPa～33.0±2.5kPa；均远高于对比例1～3制得的胶粘剂的搭接拉伸剪切强度，表明本发明的白蛋白胶粘剂可以增强其与组织间的粘结强度。
测试例2：胶粘剂拉伸强度测试
实施例1～2和对比例1～3的胶粘剂的测试方法均为：
将配好的胶粘剂溶液置于聚四氟乙烯模具中，做成哑铃形试样，其中形部分长40mm，宽4mm，厚1.5mm，放置在紫外箱中(30mW/cm2)，365nm紫外光照射3min，形成胶粘剂试样。将试样置于万能试验机上进行测样，传感器拉力最大为50N，以30mm/s的拉伸速度进行测试，直至试样断裂，杨氏拉伸模量计算取5％线性形变区间内的应力-应变曲线斜率。每个胶粘剂平行做3次，取平均值。结果如表1所示，图5还示出实施例1～2和对比例1、3的测试结果图。
表1实施例1～2和对比例1～3胶粘剂拉伸测试数据
样品 最大力伸长率(％) 拉伸强度(kPa) 杨氏模量(kPa)
实施例1 1923.00±10.00 24.38±6.00 0.76±0.04
实施例2 2037.23±14.20 19.46±4.10 0.68±0.02
对比例1 84.41±5.61 55.97±3.24 128.73±20.47
对比例2 1000.0±3.0 10.0±2.24 0.05±5.0
对比例3 349.85±1.75 612.80±7.00 3024.40±27.90
结果分析：由表1和图5可看出，本发明的白蛋白胶粘剂具有较强的弹性，弹性形变可达到1923.00±10.00％～2037.23±14.20％，拉伸强度达19.46±4.10kPa～24.38±6.00kPa，同时杨氏模量达0.76±0.04kPa。实验结果表明实施例1及2的最大力伸长率远高于对比例1。对比例2的胶粘剂弹性形变虽可达到1000.0±3.0％，但杨氏拉伸模量很低，仅有0.05±5.0kPa。对比例3最大伸长率只有349.85±1.75，拉伸强度较大为612.80±7.00，杨氏模量较大3024.40±27.90。
测试例3：胶粘剂循环压缩测试
实施例1～2和对比例1～3的胶粘剂的测试方法均为：
如图6所示，将配好的胶粘剂溶液置于聚四氟乙烯模具中，做成圆柱状，直径1cm，厚度0.5cm，放置在紫外箱中(30mW/cm2)，365nm紫外光照射3min，形成胶粘剂试样。将试样置于万能试验机上进行测样，传感器压力最大为50N，以1mm/s的压缩速度进行测试，直至样品产生85％形变，压缩模量计算取5％线性形变区间内的应力-应变曲线斜率。每个胶粘剂平行做3次，取平均值。第一次压缩到达85％形变后，传感器以1mm/s的压缩速度回复到初始状态，立即进行第二次压缩实验。结果如表2所示，图7还示出了实施例1～2的测试结果图。
表2实施例1～2和对比例1～3胶粘剂压缩测试数据
样品 最大压缩强度(kPa) 压缩模量(kPa)
实施例1 63.24±3.05 216.95±6.67
实施例2 24.75±4.25 68.40±5.56
对比例1 55.97±3.24 128.73±20.47
对比例2 10.0±2.24 0.03±5.0
对比例3 508.20±7.80 2080.20±18.90
结果分析，由图7及表2可以看出，实施例1～2与对比例1胶粘剂相比具有较好的柔韧性，循环压缩可以回复到初始状态，最大压缩强度及模量分别为63.24±3.05，24.75±4.25KPa，216.96±6.67，68.40±5.56KPa。对比例2模量很低，对比例3模量过大。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种弹性白蛋白胶粘剂，其特征在于：包括牛血清白蛋白、丙烯酰胺单体、交联剂。
2.根据权利要求1所述的弹性白蛋白胶粘剂，其特征在于：所述牛血清白蛋白与所述丙烯酰胺单体通过物理作用形成第一交联网络，再经所述交联剂通过化学键合形成第二交联网络。
3.根据权利要求1所述的弹性白蛋白胶粘剂，其特征在于：所述物理作用选自氢键作用、物理缠绕中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的弹性白蛋白胶粘剂，其特征在于：所述牛血清白蛋白与所述丙烯酰胺单体的质量比为(2～4):1。
5.根据权利要求1所述的弹性白蛋白胶粘剂，其特征在于：所述丙烯酰胺单体与所述交联剂的摩尔浓度比为100：(0.03～0.1)。
6.根据权利要求1所述的弹性白蛋白胶粘剂，其特征在于：所述交联剂选自亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二烯酸酯中的至少一种。
7.一种弹性白蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：牛血清白蛋白溶液中加入丙烯酰胺单体和交联剂后，加入光引发剂，搅拌，形成预胶；
S2：预胶经紫外光照射，得到弹性白蛋白胶粘剂。
8.根据权利要求7所述的弹性白蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述光引发剂选自苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的弹性白蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述光引发剂的质量浓度为0.1％～0.5％。
10.根据权利要求7所述的弹性白蛋白胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述紫外光的波长为350～380nm，所述照射的时间为1～3min。
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