CN116392637A - 对生物材料进行交联的方法 - Google Patents
对生物材料进行交联的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116392637A CN116392637A CN202310443073.7A CN202310443073A CN116392637A CN 116392637 A CN116392637 A CN 116392637A CN 202310443073 A CN202310443073 A CN 202310443073A CN 116392637 A CN116392637 A CN 116392637A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biological material
- cross
- linking
- crosslinking
- hours
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 239000012620 biological material Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 claims abstract description 18
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 37
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- -1 dialdehyde compound Chemical class 0.000 claims description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 19
- 210000003516 pericardium Anatomy 0.000 claims description 19
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 16
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical compound CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 6
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 claims description 6
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 claims description 5
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 3
- 210000001361 achilles tendon Anatomy 0.000 claims description 3
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 claims description 3
- 210000001765 aortic valve Anatomy 0.000 claims description 3
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000004303 peritoneum Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000003102 pulmonary valve Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000004224 pleura Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012466 permeate Substances 0.000 abstract 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 36
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000013138 pruning Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 2
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- NPHXBQJRDOVAAF-DAFODLJHSA-N (e)-2-aminobut-2-enedinitrile Chemical compound N#CC(/N)=C\C#N NPHXBQJRDOVAAF-DAFODLJHSA-N 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000011782 Keratins Human genes 0.000 description 1
- 108010076876 Keratins Proteins 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000011243 crosslinked material Substances 0.000 description 1
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003709 heart valve Anatomy 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006295 polythiol Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N propan-2-ol;hydrate Chemical compound O.CC(C)O XTUSEBKMEQERQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000515 tooth Anatomy 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3604—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the human or animal origin of the biological material, e.g. hair, fascia, fish scales, silk, shellac, pericardium, pleura, renal tissue, amniotic membrane, parenchymal tissue, fetal tissue, muscle tissue, fat tissue, enamel
- A61L27/362—Skin, e.g. dermal papillae
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
- A61L27/3687—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by the use of chemical agents in the treatment, e.g. specific enzymes, detergents, capping agents, crosslinkers, anticalcification agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3683—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment
- A61L27/3691—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix subjected to a specific treatment prior to implantation, e.g. decellularising, demineralising, grinding, cellular disruption/non-collagenous protein removal, anti-calcification, crosslinking, supercritical fluid extraction, enzyme treatment characterised by physical conditions of the treatment, e.g. applying a compressive force to the composition, pressure cycles, ultrasonic/sonication or microwave treatment, lyophilisation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/40—Preparation and treatment of biological tissue for implantation, e.g. decellularisation, cross-linking
Abstract
本申请提供一种对生物材料进行交联的方法，其中，包括下述步骤：对生物材料进行脱细胞处理；对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理；对脱水处理后的生物材料进行交联固定。本申请在交联固定过程中，利用脱水后生物材料在固定液中的复水过程，材料快速吸收交联分子，显著缩短交联固定时间；并且脱水后的生物材料在固定液中的复水过程，交联分子更易渗透到材料内部，降低交联剂在材料表面及内部的浓度差，提高交联的均匀性。
Description
技术领域
本申请涉及分子生物领域，主要涉及一种对生物材料进行交联的方法。
背景技术
生物组织交联是指在生物体内或体外使用一些化学或物理方法，使生物组织中的分子之间发生交联反应，可以增加生物组织的强度、提高生物稳定性和耐久性,从而改善其在生物体内的表现。
生物组织交联在医学和生物科技领域有着广泛的应用。例如，在组织工程和再生医学领域中，生物组织交联可以用于制备生物材料，例如人工血管、软骨、皮肤和骨组织等；在一些医疗器械的制备过程中也会用到生物组织交联，例如人工心脏瓣膜、缝合线和填充材料等。
生物组织交联可以采用多种方法，包括化学交联、光交联、热交联、辐射交联和酶交联等。其中，最常用的方法是化学交联，通常使用一些具有交联作用的化学物质，例如多巯基化合物、羧酸和酚类化合物等，通过分子间化学反应形成交联结构。这些交联结构可以增加生物组织的强度和稳定性，同时还可以改善其在生物体内的相容性。
一些常见的生物组织的化学交联包括：
二硫键交联：这种交联是通过氧化两个半胱氨酸残基的硫原子形成的。例如，角蛋白和毛发蛋白就是通过二硫键相互连接而形成的。
酯键交联：酯键交联是指羧酸和醇之间的酯化反应，形+成羧酸酯。例如，脂质分子就是通过酯键连接而形成的。
磷酸酯键交联：这种交联是指磷酸酯分子之间的连接，它们通过磷酸酯键连接起来形成DNA和RNA的分子结构。
氢键交联：氢键交联是通过氢原子与氮、氧或氟原子之间的相互作用形成的。例如，蛋白质和DNA分子之间就是通过氢键交联而相互连接的。
发明内容
常见的生物材料交联方法，为使交联剂充分渗透到生物组织内部以达到足够的交联程度，都需要耗费较长时间。以戊二醛交联为例，当生物材料浸泡在戊二醛溶液中时，组织表面会优先反应，胶原纤维形成分子间交联及分子内交联，从而形成更紧密的组织结构，阻碍戊二醛分子进入组织内部，因此需要浸泡数日才能得到较好的交联固定效果。
针对上述技术问题，本申请提供了一种高效交联生物材料的处理方法，所述处理方法显著缩短了交联固定时间，同时降低交联剂在材料表面及内部浓度差，，提高了交联的均匀性。
本申请具体技术方案如下：
1.一种对生物材料进行交联的方法，其中，包括下述步骤：
对生物材料进行脱细胞处理；
对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理；
对脱水处理后的生物材料进行交联固定。
2.根据项1所述的方法，其中，在对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理之前还包括对脱细胞处理后的生物材料进行清洗的步骤。
3.根据项2所述的方法，其中，所述清洗的步骤包括，利用生理盐水对脱细胞处理后的生物材料进行冲洗，。
4.根据项1所述的方法，其中，所述脱水处理选自利用醇溶液浸泡脱水、自然风干或冷冻干燥，优选为醇溶液浸泡脱水。
5.根据项4所述的方法，其中，所述醇溶液浸泡为在醇溶液中浸泡1～4h，所述醇溶液包含醇类物质，所述醇类物质选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁二醇和甘油中的一种或两种以上，所述醇溶液中醇类物质的体积分数为20％～80％，或者；
所述自然风干为在室温下放置10～50min，或者；
所述冷冻干燥为在-50～-20℃条件下干燥1～8h。
6.根据项1所述的方法，其中，所述交联固定包括将脱水处理后的生物材料转移至固定液中进行交联固定，所述固定液包含交联剂。
7.根据项6所述的方法，其中，所述交联剂为二醛化合物。
8.根据项6所述的方法，其中，所述交联剂为：
二胺化合物、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物，或者
二羧基化合物、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物，或者
9.根据项6所述的方法，其中，所述交联剂为二醛化合物、二胺化合物、二羧基化合物或环氧化合物的含双键的衍生物，以及选自过硫酸钾、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰中的一种或两种以上。
10.根据项1所述的方法，其中，所述生物材料为动物心包、主动脉瓣、肺动脉瓣、皮肤、腹膜、胸膜、韧带或跟腱。
11.根据项1～9中任一项所述的方法处理后的生物材料。
发明的效果
相比于现有技术，本申请在交联前先对生物材料进行脱水处理，在脱水过程中适度降低交联前生物材料的含水量，同时保持其组织结构基本不变；在交联固定过程中，利用脱水后生物材料在固定液中的复水过程，材料快速吸收交联剂分子，显著缩短了交联固定时间，同时降低了交联剂在材料表面及内部之间的浓度差，达到提高交联均匀性的效果。
附图说明
图1是本申请一个实施例与对比例的热皱缩温度检测结果。
图2是本申请一个实施例与对比例的机械性能检测结果。
图3是本申请一个实施例与对比例的羧基剩余量检测结果。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本申请，应当理解，实施例仅用于进一步说明和阐释本申请，并非用于限制本申请。
除非另外定义，本说明书中有关技术的和科学的术语与本领域内的技术人员所通常理解的意思相同。虽然在实验或实际应用中可以应用与此间所述相似或相同的方法和材料，本文还是在下文中对材料和方法做了描述。在相冲突的情况下，以本说明书包括其中定义为准，另外，材料、方法和例子仅供说明，而不具限制性。以下结合具体实施例对本申请作进一步的说明，但不用来限制本申请的范围。
定义
在本文中使用的术语“交联固定”和“交联”可互换使用，是指一种将生物组织中的蛋白质通过化学反应交联在一起的方法，从而使其形成更加稳定的结构和更好的机械性能。这种方法在医学和生物学研究领域广泛应用。
在本文中使用的术语“生物材料”是指用于替代或修复人体组织和器官的天然或合成材料。生物材料应具有良好的生物相容性、机械性和耐久性，以确保其在人体内安全可靠地使用。生物组织可以分为天然材料和合成材料两类。天然材料包括骨骼、软骨、牙齿、血管、皮肤等组织，它们在构造和成分上与生物体相似，因此能够更好地与生物体相容。而合成材料则是通过人工合成，例如聚合物、金属合金、生物玻璃等。
在本文中使用的术语“脱细胞处理”是指通过将细胞膜和核酸等细胞成分从细胞体中去除，以制备出脱细胞组织工程支架或生物材料的生物技术。脱细胞处理的方法包括物理方法和化学方法，物理方法包括高压、高温、超声波和离心等、化学方法则包括使用表面活性剂、酶等试剂进行处理。这种方法可以去除细胞膜、核酸和其它细胞成分，同时保留生物材料的生物学特性和结构特性
在本文中使用的术语“交联剂”和“生物交联剂”可互换使用，是指能够将生物分子或生物材料交联成三维网络结构的化学性质，它们能够通过共价键或离子键的形式将生物分子或生物材料交联在一起，形成更稳定、更强韧的结构。
本申请提供一种对生物材料进行交联的方法，其中，包括下述步骤：
对生物材料进行脱细胞处理；
对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理；
对脱水处理后的生物材料进行交联固定。
在一个具体实施方式中，获取的生物材料需要进行脂肪剥离和修剪。所述脂肪剥离可为溶剂抽提、酶解或离心。
在一个具体实施方式中，在对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理前还包括对脱细胞处理后的生物材料进行冲洗的步骤。
在一个具体实施方式中，所述清洗的步骤包括利用生理盐水对脱细胞处理后的生物材料进行冲洗，本申请对冲洗次数不做限定，只要确保能够将所述生物材料经过脱细胞处理残留的化学试剂、细胞碎片等物质冲洗干净。
在一个具体实施方式中，所述脱水处理为醇溶液浸泡脱水、自然风干或冷冻干燥。
在一个优选实施方式中，所述脱水处理为醇溶液浸泡脱水。
在一个具体实施方式中，所述醇溶液浸泡为在醇溶液中浸泡1～4h，例如可为1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h、4h等，浸泡时间控制在上述范围内，脱水效果更好。
在一个具体实施方式中，所述醇溶液包含醇类物质，所述醇类物质选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁二醇和甘油中的一种或两种以上，所述醇溶液中醇类物质的体积分数为20％～80％，例如可为20％、23％、25％、28％、30％、33％、35％、38％、40％、43％、45％、48％、50％、53％、55％、58％、60％、63％、65％、68％、70％、73％、75％、78％、80％等。
在一个具体实施方式中，所述自然风干为在室温下放置10～50min，例如可为10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min、50min等，优选为10～30min。
在一个具体实施方式中，所述冷冻干燥为在-50℃～-20℃条件下干燥，例如可为-50℃、-48℃、-47℃、-46℃、-45℃、-44℃、-43℃、-42℃、-41℃、-40℃、-39℃、-38℃、-36℃、-35℃、-34℃、-33℃、-32℃、-31℃、-30℃、-29℃、-28℃、-27℃、-26℃、-25℃、-24℃、-23℃、-22℃、-21℃、-20℃等。
在一个具体实施方式中，所述冷冻干燥的时间为1～8h，例如可为1h、1.3h、1.5h、1.8h、2h、2.3h、2.5h、2.8h、3h、3.3h、3.5h、3.8h、4h、4.3h、4.5h、4.8h、5h、5.3h、5.5h、5.8h、6h、6.3h、6.5h、6.8h、7h、7.3h、7.5h、7.8h、8h，避免因为冷冻时间过长导致生物组织内部形态发生变化。
在一个具体实施方式中，所述交联固定包括将脱水处理后的生物材料转移至固定液中进行交联固定，所述固定液包含交联剂。
在一个具体实施方式中，所述交联剂为二醛化合物。
在一个具体实施方式中，所述交联剂为戊二醛，所述固定液的质量百分比浓度为0.2％～0.625％，例如可为0.2％、0.225％、0.25％、0.275％、0.3％、0.325％、0.35％、0.375％、0.4％、0.425％、0.45％、0.475％、0.5％、0.525％、0.55％、0.575％、0.6％、0.625％。脱水后的生物材料在固定液中停留时间为12h～24h，例如可为12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h。
在一个具体实施方式中，所述交联剂为二胺化合物、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物，或者
二羧基化合物、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物，或者
在一个具体实施方式中，所述二胺化合物为乙二胺、己二胺、辛二胺、赖氨酸或精氨酸；所述二羧基化合物为谷氨酸或天冬氨酸；所述二醛化合物、二胺化合物、二羧基化合物或环氧化合物的含双键的衍生物为氨基马来腈、富马酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯。脱水处理后的生物材料在二胺化合物，二羧基化合物，二醛化合物、二胺化合物、二羧基化合物或环氧化合物的含双键的衍生物中停留时间为1～12h，例如可为1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h、12h。
在一个具体实施方式中，脱细胞处理后的生物材料先在二胺化合物或二羧基化合物中停留1～12h后转移至1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物中停留12h～24h，例如可为12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h、15h、15.5h、16h、16.5h、17h、17.5h、18h、18.5h、19h、19.5h、20h、20.5h、21h、21.5h、22h、22.5h、23h、23.5h、24h。
在一个具体实施方式中，所述交联剂为二醛化合物、二胺化合物、二羧基化合物或环氧化合物的含双键的衍生物，以及选自过硫酸钾、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰中一种或两种以上。
在一个具体实施方式中，脱细胞处理后的生物材料先在二醛化合物、二胺化合物、二羧基化合物或环氧化合物的含双键的衍生物中停留1～12h再转移至过硫酸钾、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰中一种或两种以上构成的交联剂中停留12～24h，例如可为12h、12.5h、13h、13.5h、14h、14.5h、15h、15.5h、16h、16.5h、17h、17.5h、18h、18.5h、19h、19.5h、20h、20.5h、21h、21.5h、22h、22.5h、23h、23.5h、24h。
在一个具体实施方式中，所述生物材料为动物心包、主动脉瓣、肺动脉瓣、皮肤、腹膜、胸膜韧带或跟腱。
在一个具体实施方式中，对生物材料进行交联的方法包括以下步骤：将获取到的生物材料经脂肪剥离、修剪后进行脱细胞处理；利用生理盐水对脱细胞处理后的生物组织进行冲洗，以冲洗掉脱细胞处理时残留的试剂和细胞碎片；将冲洗后的生物组织放入醇溶液中浸泡脱水，得到脱水处理后的生物组织；将脱水处理后的生物组织直接转移至包含交联剂的固定液中进行交联固定，得到经过交联处理的生物材料。
一个具体实施方式中，对生物材料进行交联的方法包括以下步骤：将获取到的生物材料经脂肪剥离、修剪后进行脱细胞处理；利用生理盐水对脱细胞处理后的生物组织进行冲洗，以冲洗掉脱细胞处理时残留的试剂和细胞碎片；将冲洗后的生物组织在室温下自然风干脱水，得到脱水处理后的生物组织；将脱水处理后的生物组织直接转移至包含交联剂的固定液中进行交联固定，得到经过交联处理的生物材料。
一个具体实施方式中，对生物材料进行交联的方法包括以下步骤：将获取到的生物材料经脂肪剥离、修剪后进行脱细胞处理；利用生理盐水对脱细胞处理后的生物组织进行冲洗，以冲洗掉脱细胞处理时残留的试剂和细胞碎片；将冲洗后的生物组织在-50℃～-20℃的条件下冷冻干燥脱水，得到脱水处理后的生物组织；将脱水处理后的生物组织直接转移至包含交联剂的固定液中进行交联固定，得到经过交联处理的生物材料。
利用本申请的对生物材料进行交联的方法得到的生物材料其交联的均匀性明显提高，热皱缩温度最高可达到90.4℃，拉伸强度保持在15MPa以上，弹性模量稳定在100MPa以上，保证了生物材料极强的机械性能，并且生物材料的羧基剩余量低，最低可达到2.10nmol/mg。利用本申请的对生物材料脱水处理后在辛二胺浸泡时间为2h的生物材料与不利用本申请在辛二胺浸泡时间为24h的交联材料，在热皱缩温度及机械性能方面并无显著性差异，且脱水处理后进行生物交联的材料羧基剩余量更低，表明本申请的对生物材料进行交联的方法完全可以替代现有技术中需要耗费长时间浸泡交联的处理方法，并且大大缩短了生物材料的交联时间。
实施例
以下通过具体实施例来详细阐述和说明本申请的实施方式，但以下内容不应理解为对本申请作任何限制，实施例中采用的物质等如果没有特殊说明均为市售产品。
实施例1
将脱细胞处理后的牛心包膜用生理盐水清洗3次，置于40％异丙醇水溶液中，浸泡2h后，将牛心包膜转移至50mM的辛二胺溶液中浸泡2h，最终将其转移至含有100mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与20mM的N-羟基琥珀酰亚胺的溶液中进行交联反应。
以本实施例制得的牛心包膜进行热皱缩温度、拉伸性能和羧基剩余含量测试。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜置入40％的甲醇水溶液中。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜置入40％的甘油水溶液中。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜置入20％的异丙醇水溶液中。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜置入80％的异丙醇水溶液中。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜置入40％的异丙醇水溶液中浸泡0.5h。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜自然风干0.5h。
实施例8
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜自然风干1h。
实施例9
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜于-30℃，冷冻干燥4h。
实施例10
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜于-30℃，冷冻干燥8h。
实施例11
本实施例与实施例1的区别仅在于，将脱细胞处理后的牛心包膜于-30℃，冷冻干燥12h。
对比例1
将脱细胞处理后的牛心包膜浸入50mM的辛二胺溶液中，浸泡24h后，将牛心包膜转移至含有100mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与20mM的N-羟基琥珀酰亚胺的溶液中进行交联反应。其中，本对比例与实施例采用的生物材料停留方式、交联温度、交联压力、交联反应时间等参数均相同。
以本对比例制得的牛心包膜进行热皱缩温度、拉伸性能和羧基剩余含量测试。
对比例2
将脱细胞处理后的牛心包膜浸入50mM的辛二胺溶液中，浸泡12h后，将牛心包膜转移至含有100mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与20mM的N-羟基琥珀酰亚胺的溶液中进行交联反应。其中，本对比例与实施例采用的生物材料停留方式、交联温度、交联压力、交联反应时间等参数均相同。
以本对比例制得的牛心包膜进行热皱缩温度、拉伸性能和羧基剩余含量测试。
将各实施例的原料、试剂、反应条件及所得样品检测结果列于下表1中。每个实施例样本量N＝6，检测结果为每组数据的平均值，括号中为每组数据的标准偏差。
表1
根据表1中的检测数据可知，实施例1、2、3、4、5、7、9、10制得的生物材料的检测数据与对比例1相比无显著差异，表明在对生物材料进行脱水处理后再进行交联反应，在将浸泡时间缩短至2h的情况下其热皱缩温度及机械性能与浸泡时间为24h的情况无显著差异；同时对比例2与实施例1和对比例1的对比也表明在不进行脱水处理的情况下浸泡12h其热皱缩温度明显低于其他两者。且实施例1的羧基剩余含量更低，说明交联程度更高，因此充分说明本申请的交联方法具有较好的稳定效果。
同时实施例1与实施例6，为比较使用相同体积分数异丙醇溶液浸泡不同时间的交联效果，数据显示实施例6与实施例1有显著性差异，因此醇溶液浸泡时间宜≥1h；实施例7与实施例8，为比较自然风干不同时间的交联效果，数据显示实施例8与实施例1有显著性差异，可能是因为自然风干1h导致生物组织内部形态变化，无法通过复水过程恢复原始形态，因此自然风干时间宜≤0.5h；实施例9、10、11，比较在-30℃条件下冷冻干燥不同时间的交联效果，数据显示实施例11与实施例1有显著性差异，可能是因为冷冻干燥12h导致生物组织内部形态变化，因此冷冻干燥时间宜≤8h。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非是对本申请作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本申请技术方案的保护范围。
Claims (11)
1.一种对生物材料进行交联的方法，其中，包括下述步骤：
对生物材料进行脱细胞处理；
对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理；
对脱水处理后的生物材料进行交联固定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在对脱细胞处理后的生物材料进行脱水处理之前还包括对脱细胞处理后的生物材料进行清洗的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述清洗的步骤包括，利用生理盐水对脱细胞处理后的生物材料进行冲洗。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱水处理为醇溶液浸泡脱水、自然风干或冷冻干燥，优选为醇溶液浸泡脱水。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述醇溶液浸泡为在醇溶液中浸泡1～4h，所述醇溶液包含醇类物质，所述醇类物质选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁二醇和甘油中的一种或两种以上，所述醇溶液中醇类物质的体积分数为20％～80％，或者；
所述自然风干为在室温下放置10～50min，或者；
所述冷冻干燥为在-50℃～-20℃条件下干燥1～8h。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交联固定包括将脱水处理后的生物材料转移至固定液中进行交联固定，所述固定液包含交联剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述交联剂为二醛化合物。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述交联剂为：
二胺化合物、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物，或者
二羧基化合物、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述交联剂为二醛化合物、二胺化合物、二羧基化合物或环氧化合物的含双键的衍生物，以及选自过硫酸钾、偶氮二异丁腈和过氧化二苯甲酰中的一种或两种以上。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物材料为动物心包、主动脉瓣、肺动脉瓣、皮肤、腹膜、胸膜、韧带或跟腱。
11.根据权利要求1～9中任一项所述的方法处理后的生物材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310443073.7A CN116392637A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 对生物材料进行交联的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310443073.7A CN116392637A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 对生物材料进行交联的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116392637A true CN116392637A (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=87017853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310443073.7A Pending CN116392637A (zh) | 2023-04-23 | 2023-04-23 | 对生物材料进行交联的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116392637A (zh) |
-
2023
- 2023-04-23 CN CN202310443073.7A patent/CN116392637A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4755593A (en) | Novel biomaterial of cross-linked peritoneal tissue | |
| US10390946B2 (en) | Method for the preparation of biological tissue for dry use in an implant | |
| US4747848A (en) | Vascular grafts | |
| EP0250571B1 (en) | Precipitation of collagen in tactoid form | |
| US5862806A (en) | Borohydride reduction of biological tissues | |
| EP3854425B1 (en) | Pre-loadable dried biological heart valve and preparation method thereof | |
| US20010053839A1 (en) | Biomedical material and process for making same | |
| EP4140511A1 (en) | Anticoagulation and anticalcification biological material, and preparation method therefor | |
| JPH0435185B2 (zh) | ||
| CA2168283A1 (en) | Preparation of biological material for implants | |
| Kimicata et al. | Assessment of decellularized pericardial extracellular matrix and poly (propylene fumarate) biohybrid for small-diameter vascular graft applications | |
| JPH09502379A (ja) | 天然組織の改良された架橋 | |
| WO2013032009A1 (ja) | 脱細胞化組織製品の調製方法、及び脱細胞化組織製品を備える移植片 | |
| Wu et al. | A porous hydrogel scaffold mimicking the extracellular matrix with swim bladder derived collagen for renal tissue regeneration | |
| CN114748697A (zh) | 一种双键后交联生物瓣膜材料及其制备和应用 | |
| CN107715181A (zh) | 一种可生物降解的组织工程皮肤支架的制备方法 | |
| CN106693082A (zh) | 一种抗凝血材料及其制备方法 | |
| JPH0679616B2 (ja) | 架橋化医用品 | |
| CN116392637A (zh) | 对生物材料进行交联的方法 | |
| WO2017112560A1 (en) | Methods for preparing dry cross-linked tissue | |
| CN107057088B (zh) | 一种便捷的高性能胶原凝胶的制备方法 | |
| CN114984320A (zh) | 一种脱细胞基质组织纸的制备方法及应用 | |
| US20240059756A1 (en) | Method for producing human collagen structures with controlled characteristics | |
| Rezvova et al. | Modern approaches to chemical modification of proteins in biological tissues: consequences and application | |
| CN111298162B (zh) | 病毒灭活方法及生物材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |