CN117244112A - 一种含钙盐的组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含钙盐的组合物及其制备方法,属于生物工程技术领域。本发明的组合物具有较好的力学性能,有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钙盐的组合物及其制备方法,属于生物工程领域。
背景技术
运用药物、手术、医疗器械及其他具有创伤性或者不可逆性的医学技术方法修复、再塑人的容貌及人体各部位形态的美容方式,在现今快节奏生活中成为高效、被广泛接受的美容方式;将可吸收生物材料(填充物)注射于人体某部位,以改善、修饰皮肤皱纹、软组织缺陷、轮廓从而改善局部或整体形态等,具有操作方便、延缓衰老和美容效果明显、恢复期短等优点,已经被广泛应用于临床。
透明质酸、胶原蛋白都是人体细胞外基质的主要成分。透明质酸,是一种天然多糖,由下列重复单元连接而成:N-乙酰-D-葡糖胺和D-葡糖醛酸。透明质酸能够结合和保持水分,在皮肤水合作用中起到支持作用。胶原蛋白,占人体蛋白的1/3,能够控制细胞的生长分化。透明质酸和胶原蛋白均可生物降解,具有良好的生物相容性,可作为医学组织工程的主要生物材料应用于人造皮肤、人造血管、填充修复等领域。钙元素能够调节皮肤表皮细胞的正常分裂和分化,皮脂蛋白合成及皮肤屏障功能再生等,在人体内起着重要作用。人体内钙盐会随着年龄的增长而加速流失,从而加剧皮肤老化问题。如果能够对皮肤进行“补钙”,则对修复皮肤受损屏障,缓解皮肤干燥、细纹等衰老状态极为有利,但如果钙离子浓度过高,则会对神经造成损伤和使肌细胞抽搐。
在应用中,为了充分、全面地发挥各填充材料对改善皮肤衰老状态的作用,存在既希望填充材料具有较好的注射性,又能够在体内发挥控制细胞生长分化和填充支撑的支架等多重作用。但透明质酸、胶原蛋白结构和功能单一,以透明质酸或胶原蛋白为活性组分制成的水凝胶的功能单一,力学性能弱,降解快,应用受限。故多成分复合的组合物,具有较高的应用价值和更多的潜在应用可能性。目前临床经常使用的材料/制剂,有BDDE交联的透明质酸,戊二醛交联的胶原蛋白,羟基磷灰石微球或其复合材料,这些有交联剂成分的复合材料,需要严格控制交联剂的残留,否则容易造成安全事故或导致不良反应发生,也给生产带来了更多风险,而简单地混合多种填充材料,则难以充分发挥各组分的作用,更难以发挥协同作用。
因此,开发一种更加安全有效、注射性好使用方便具有控制细胞生长分化和填充支撑等多种作用的含钙盐的组合物,是临床应用需要和期望的。
发明内容
基于目前存在的问题和需求,本发明提供了一种含钙盐的组合物,所述组合物,具有极好的注射性,可在体内发生相变,转变为凝胶,具有营养、控制细胞生长分化和填充支撑等多种作用。
根据本发明,一种含钙盐组合物,其包括或其制备原料包括:胶原蛋白,透明质酸或透明质酸盐,羟基磷灰石微粒,乳酸钙,无机盐和水。
根据本发明,所述组合物或其制备原料中,胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的质量比可以为(1:0.2)-(1:4);在此比例范围,既有利于组合物充分发挥各组分的作用,又能够进一步提升各组分的作用,例如增加组合物的力学性能,又有利于组合物注射、稳定和制备。在一些实施方式中,所述组合物或其制备原料中,胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的质量比为1:0.5或1:1。在一些实施方式中,所述组合物或其制备原料中,胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的质量比为1:2或3:4,有利于获得力学性能高,适宜使用的组合物。所述组合物或其制备原料中,胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的质量比为上述比例,有利于获得力学性能高,不透明度更好的组合物。所述组合物中,透明质酸或透明质酸盐需控制在适宜的范围,过多或过少,都难以获得高弹性模量的组合物和组合物难以制备,并且难以获得在35℃~38℃条件下为凝胶态的组合物;如前所述的比例,有利于获得高弹性模量和可发生相变的组合物,有利于提升组合物的性能。
所述透明质酸或透明质酸盐的分子量可以为120万道尔顿-300万道尔顿,在此分子量范围的透明质酸或透明质酸盐,有助于组合物的填充支撑性能,耐酶解性能和易于组合物的制备。在一些实施方式中,所述透明质酸或透明质酸盐的分子量为150万道尔顿-280万道尔顿。在一些实施方式中,所述透明质酸或透明质酸盐的分子量为200万道尔顿-260万道尔顿。在一些实施方式中,所述透明质酸或透明质酸盐的分子量为260万道尔顿-280万道尔顿。在一些实施方式中,所述透明质酸或透明质酸盐的分子量为220万道尔顿,230万道尔顿,240万道尔顿或250万道尔顿。透明质酸或透明质酸盐的分子量过低,则在人体内降解较快,维持作用时间较短;如果分子量过高,则难以搅拌溶解,难以配制成适宜的溶液或复配溶液;上述分子量范围的透明质酸或透明质酸盐既可以使组合物具有较长的降解时间,又适宜和容易配制成合适的溶液,使组合物具有适宜的降解性能和流变性能等。
所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度可以为6mg/mL-20mg/mL,此浓度的透明质酸或透明质酸盐,有利于微粒的均匀分散和组合物的适宜粘弹性和易于推挤。在一些实施方式中,所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为10mg/mL-20mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为10mg/mL,15mg/mL,或18mg/mL。
在一些实施方式中,所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-30mg/mL,分子量为120万道尔顿-280万道尔顿。在一些实施方式中,所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为10mg/mL-20mg/mL,分子量为150万道尔顿-280万道尔顿。在一些实施方式中,所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为5mg/mL-10mg/mL,分子量150万道尔顿-260万道尔顿。在一些实施方式中,所述组合物中,所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为10mg/mL或20mg/mL,分子量为200万道尔顿或220万道尔顿或260万道尔顿。
不同的胶原蛋白,可导致其与透明质酸或透明质酸盐形成不同特性的混合液。根据本发明,所述胶原蛋白为提取的胶原蛋白,或提取的胶原蛋白与重组的胶原蛋白的混合物。
根据本发明,所述胶原蛋白优选为具有三螺旋结构的胶原蛋白,或至少大部分具有三螺旋结构的胶原蛋白,或其组合。所述胶原蛋白可以为分子量大于20万道尔顿的胶原蛋白,或分子量大于20万道尔顿的胶原蛋白和分子量低于10万道尔顿的胶原蛋白的组合。
在一些实施方式中,基于胶原蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或分子量高于20万道尔顿的胶原蛋白。在一些实施方式中,基于胶原蛋白的总质量,至少70%,80%或90%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或分子量高于20万道尔顿的胶原蛋白。在一些实施方式中,基于胶原蛋白的总质量,至少95%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或分子量高于20万道尔顿的胶原蛋白。在一些实施方式中,基于胶原蛋白的总质量,至少98%或99%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或分子量高于20万道尔顿的胶原蛋白。
在一些实施方式中,所述胶原蛋白优选为提取自牦牛的胶原蛋白,相对于提取自普通的牛的牛源胶原蛋白,来源于牦牛的胶原蛋白更有利于在35℃-38℃条件下相变为力学性能更高的凝胶。
在一些实施方式中,所述胶原蛋白的分子量不低于30万道尔顿。在一些实施方式中,所述胶原蛋白的分子量为30万道尔顿-40万道尔顿。
在一些实施方式中,所述胶原蛋白为分子量不低于30万道尔顿的胶原蛋白和分子量低于5万道尔顿的胶原蛋白的组合。在一些实施方式中,所述胶原蛋白为分子量不低于30万道尔顿的胶原蛋白和分子量低于1万道尔顿的胶原蛋白的组合。高低分子量的胶原蛋白的组合,因不同分子量的胶原蛋白的降解性能、作用不同,组合可以发挥组分的协同作用,有利于尽早地发挥填充和补充胶原蛋白,尽早地刺激胶原蛋白再生的作用,同时又能够较长时间地维持刺激胶原蛋白再生的作用。
所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度不低于3mg/mL,可以为3mg/mL-30mg/mL,此浓度的胶原蛋白,有利于微粒的均匀分散和组合物具有适宜粘弹性、推挤力和不透光特性。
在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为4mg/mL-20mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-15mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-10mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为10mg/mL-30mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为10mg/mL-20mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为20mg/mL-30mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-7.5mg/mL。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL,7.5mg/mL,10mg/mL,16mg/mL,20mg/mL,24mg/mL或28mg/mL。
在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白为分子量不低于30万道尔顿的胶原蛋白和分子量低于10万的胶原蛋白的混合物,浓度为4mg/mL-30mg/mL。
在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-30mg/mL,为具有三螺旋结构的胶原蛋白或分子量不低于30万道尔顿的胶原蛋白,有利于获得力学性能较好的组合物。
在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-30mg/mL,基于胶原蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或至少60%的胶原蛋白的分子量为30万道尔顿-40万道尔顿,有利于获得力学性能较好的组合物。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-15mg/mL,基于胶原蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或至少60%的胶原蛋白的分子量为30万道尔顿-40万道尔顿的胶原蛋白,有利于更便利地获得力学性能较好的组合物。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为7.5mg/mL-24mg/mL,基于胶原蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或至少60%的胶原蛋白的分子量为30万道尔顿-40万道尔顿的胶原蛋白,有利于获得力学性能高,不透明度高的组合物。在一些实施方式中,所述组合物中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-7.5mg/mL,基于胶原蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或至少60%的胶原蛋白的分子量为30万道尔顿-40万道尔顿的胶原蛋白,有利于便利地获得力学性能高的组合物。
所述羟基磷灰石微粒,为刺球形的微粒,其表面具有多个凸起或刺突,这样的构造使其具有较大的比表面积,更有利于刺激胶原蛋白再生。所述羟基磷灰石微粒,其粒径可以为20微米-80微米,优选20微米-50微米。
所述羟基磷灰石的浓度可以为3mg/mL-12mg/mL。在一些实施方式中,所述羟基磷灰石的浓度为5mg/mL-10mg/mL。
所述乳酸钙的浓度可以为1mg/mL-10mg/mL,在此浓度的乳酸钙,既有利于发挥“补钙”的作用,又有利于安全性(钙离子浓度过高,将导致细胞“中毒”)。在一些实施方式中,所述乳酸钙的浓度为5mg/mL-10mg/mL。在一些实施方式中,所述乳酸钙的浓度为1mg/mL-5mg/mL。
所述无机盐为磷酸氢二钠,磷酸二氢钠,磷酸氢二钾,磷酸二氢钾,氯化钠和氯化钾中的至少一种。在一些实施方式中,所述无机盐为磷酸氢二钠,磷酸二氢钠和氯化钠。在一些实施方式中,所述无机盐为磷酸氢二钾,磷酸二氢钾和氯化钾。
在一些实施方式中,所述组合物或其制备原料中,还可以包括pH调节剂,以便将pH调节至适宜使用的范围。所述pH调节剂可以为盐酸,氢氧化钠,氢氧化钾中的任意一种或多种。
根据本发明,所述组合物的pH可以为6.0-7.6。在一些实施方式中,所述pH优选为6.8-7.4,更有利于组合物的注射使用。在一些实施方式中,所述pH为6.9,7.0,7.1或7.2,更适宜组合物保持稳定和注射使用。
上述缓冲盐和/或pH调节剂,可以使所述组合物,具有适宜注射使用的适宜的渗透压和/或pH值,从而利于注射使用,已经有利于组合物稳定。
根据本发明,所述组合物的渗透压可以为200mOsm/L-400mOsm/L,优选250mOsm/L-350mOsm/L。在一些实施方式中,所述组合物的渗透压为270mOsm/L-330mOsm/L。在一些实施方式中,所述组合物的渗透压为300mOsm/L-330mOsm/L。
根据本发明的实施例,所述组合物具有如下特性:其弹性模量高于其制备原料胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的弹性模量之和;所述的弹性模量在0.1Hz、在相同的浓度、相同检测方法和检测条件下测量获得。
根据本发明的实施例,在一些实施方式中,所述组合物具有如下特性:其在环境温度低于25℃条件下为可流动的混悬液形态,在35℃~38℃条件下可相变为凝胶态。
根据本发明的实施例,在一些实施方式中,所述组合物具有如下特性:其弹性模量高于其制备原料胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的弹性模量之和;并且所述组合物在环境温度低于25℃条件下为可流动的混悬液形态,在35℃~38℃条件下可相变为凝胶态。
在一些实施方式中,所述组合物在35℃~38℃条件下可相变为凝胶态,粘弹性相对更高。在一些实施方式中,所述的组合物,在环境温度低于34℃时,是可流动的混悬液形态,在35℃~38℃条件下为凝胶态。
根据本发明,在一些实施方式中,所述组合物,在35℃-38℃的条件下,可以连续、稳定地从流动性较好的混悬液形态相变成凝胶态。在一些实施方式中,在37℃的条件下,所述组合物在30min(分钟)或以内可以从混悬液形态相变成凝胶态。在一些实施方式中,在37℃的条件下,所述组合物在20min或以内可以从混悬液形态相变成凝胶态。在一些实施方式中,在37℃的条件下,所述组合物在15min或以内可以从混悬液形态相变成凝胶态。在一些实施方式中,在37℃的条件下,所述组合物在10min或以内可以从混悬液形态相变成凝胶态。在一些实施方式中,在37℃的情况下,所述组合物可以在5min或以内或3min或以内从混悬液形态相变成凝胶态。所述组合物可以在较短的时间内相变形成凝胶态,相变过程稳定,力学性能好,易于塑型,更有利于应用于医疗中,如营养皮肤、抵抗衰老、填充塑型、改善皮肤健康状态或形状等。
根据本发明,在一些实施方式中,所述组合物,相变为凝胶后,其弹性模量和粘性模量都上升,在37℃、0.1Hz条件下,其弹性模量或粘性模量,是其相变前在25℃、0.1Hz条件下的弹性模量或粘性模量的至少1.2倍,1.5倍,2倍,或2.5倍,3倍,4倍或5倍。在一些实施方式中,所述组合物,相变成凝胶后,在37℃、0.1Hz条件下,其弹性模量或粘性模量,是其相变前在25℃、0.1Hz条件下的弹性模量或粘性模量的至少3倍,或至少4倍,或至少5倍。
所述组合物中,随胶原蛋白含量增加和/或羟基磷灰石微粒的加入及增加,透光率下降,组合物的不透明度增加;低的透光率,意味着高的不透明度,将有利于降低丁达尔现象的发生或减弱其发生的程度。根据本发明,在不超过34℃、400nm条件下,所述组合物的透光率低于50%。在一些实施方式中,在不超过34℃、250nm-350nm条件下,所述组合物的透光率不超过50%,或不超过30%,或不超过25%。在一些实施方式中,在不超过34℃、250nm-350nm条件下,所述组合物的透光率不超过50%。在一些实施方式中,在不超过34℃、250nm-350nm条件下,所述组合物的透光率低于40%。在一些实施方式中,在不超过34℃、250nm-350nm条件下,所述组合物的透光率低于25%。在一些实施方式中,在不超过34℃、250nm-350nm条件下,所述组合物的透光率低于20%或15%。
本发明提供的组合物,不包括交联剂等存在不安全因素的组分,安全性高,稳定性好,生物相容性好,在低温下能够长时间保持稳定的可流动的混悬液形态和相对更高的粘弹性;本发明提供的组合物,因胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐以及含钙元素物质的特定选择和特殊复配方式,所述组合物中复配的胶原蛋白,透明质酸或透明质酸盐和含钙元素物质具有协同作用,相对各物质的简单混合物,所述组合物具有更高的粘弹性,更好的成胶性能,改善的耐酶降解性,力学性能等,有利于保湿保水,细胞增殖、扩散和迁移,更有利于应用于软组织、骨关节腔等有需要的部位的填充、塑形、支持等。
本发明提供的组合物,在一些实施方式中,在相对高温(如37℃)的条件下,可以相变形成具有一定强度的稳定凝胶;因而可在相对低温(如不超过30℃)通过注射器(如30G针头的注射器)顺畅便利地注射到体内,在注射入人体后形成固态凝胶,通过形成固态凝胶可以发挥填充支撑作用;并且相对单一组分,具有更高的粘弹性,改善的耐酶降解性,力学性能等,有利于保湿保水,细胞增殖、扩散和迁移,更有利于应用。
另一方面,本发明还提供了制备所述组合物的方法。一种制备前述组合物的方法,包括:将透明质酸或透明质酸盐,与无机盐的水溶液配制成pH为6.0-7.6的溶液;然后加入不超过一半的乳酸钙,搅拌均匀;再加入羟基磷灰石和余下的乳酸钙,搅拌混合0.1小时-2小时,再将其在15℃-25℃静置0.5小时-8小时,得到复合液;在0℃~10℃条件下,将胶原蛋白与无机盐的水溶液配制成pH为6.0-7.6的溶液;然后将胶原蛋白溶液与前述的复合液混合,搅拌混匀,再在15℃-25℃放置0.5小时-6小时;任选使用盐酸或氢氧化钠或氢氧化钾调节pH至6.0-7.6,得到混悬液;任选地灭菌,得到组合物;所述无机盐的水溶液的pH为6.0-7.6;所述组合物中,透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-20mg/mL,胶原蛋白的浓度可以为4mg/mL-30mg/mL,羟基磷灰石的浓度为1mg/mL-12mg/mL,乳酸钙的浓度为1mg/mL-10mg/mL。
在一些实施方式中,所述的制备前述组合物的方法,包括:将透明质酸或透明质酸盐,与无机盐的水溶液配制成pH为6.8-7.6的溶液;然后加入部分乳酸钙,搅拌,溶解,混合均匀;再加入羟基磷灰石和余下的乳酸钙,搅拌混合0.1小时-1小时,再将其在15℃-25℃静置1小时-8小时,得到复合液;在0℃~10℃条件下,将胶原蛋白与无机盐的水溶液配制成pH为6.8-7.6的溶液;然后将胶原蛋白溶液与前述的复合液混合,搅拌混匀,再在15℃-25℃放置0.5小时-6小时;任选使用盐酸或氢氧化钠或氢氧化钾调节pH至6.8-7.6,得到混悬液;任选地灭菌,得到组合物;所述无机盐的水溶液的pH为6.8-7.6。
在一些实施方式中,所述组合物中,透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-15mg/mL,胶原蛋白的浓度可以为5mg/mL-30mg/mL,羟基磷灰石的浓度为5mg/mL-12mg/mL,乳酸钙的浓度为5mg/mL-10mg/mL。
在一些实施方式中,所述组合物中,透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-15mg/mL,胶原蛋白的浓度可以为5mg/mL-20mg/mL,羟基磷灰石的浓度为1mg/mL-5mg/mL,乳酸钙的浓度为1mg/mL-5mg/mL。
在一些实施方式中,所述组合物中,透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-15mg/mL,胶原蛋白的浓度可以为5mg/mL-20mg/mL,羟基磷灰石的浓度为5mg/mL-12mg/mL,乳酸钙的浓度为5mg/mL-10mg/mL。
在一些实施方式中,一种制备前述组合物的方法中,透明质酸或透明质酸盐的分子量为120万道尔顿-280万道尔顿;胶原蛋白的分子量为30万道尔顿-40万道尔顿。在一些实施方式中,一种制备前述组合物的方法中,透明质酸或透明质酸盐的分子量为200万道尔顿-260万道尔顿;胶原蛋白为分子量为30万道尔顿-40万道尔顿的胶原蛋白和分子量低于10万道尔顿的胶原蛋白的组合,或者基于蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白为具有三螺旋结构的胶原蛋白或分子量不低于30万道尔顿。
所述组合物,可以使用无菌原料/物料在无菌生产的条件下制备得到,也可以将各原料或各溶液/复合液使用辐照灭菌的方式灭菌,如采用钴60以不超过15KGy的辐照剂量在-70℃~0℃进行辐照灭菌。在一些实施方式中,采用钴60以不超过12KGy的辐照剂量对各原料或各溶液在-70℃~-20℃进行辐照灭菌。在一些实施方式中,采用钴60以5KGy-8KGy的辐照剂量对各原料或各溶液在-70℃~-20℃进行辐照灭菌。
具体实施方式
术语“包含”或“包括”为开放式表达,即包括本发明所指明的内容,但并不排除其他方面的内容。
本发明中,“由以下组分组成”或“基本上由以下组分组成”表示还可以含有不可避免的杂质和/或水。
本发明中,任选表示可以有也可以没有。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一些实施方式”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本发明中,室温为环境温度,在20℃-30℃,或者22℃-28℃,或者25℃。
本发明中,透明质酸或透明质酸盐的分子量以粘均分子量计。
透明质酸盐是指药学上可接受的盐,包括但不限于钠盐、钾盐、钙盐、锌盐中的一种或多种。
本发明中,可流动的混悬液形态是指所涉及的混悬液在其盛放容器变为倒置放置时,人肉眼可观察到发生流动变形现象的形态;凝胶态指组合物在其盛放容器变为倒置放置时,人肉眼观察不发生流动变形现象的胶体形态。本发明中,相变或成胶是指组合物的状态发生改变,从可流动的液体形态转变为凝胶态,组合物样品倒置放置后,肉眼观察不发生流动变形现象即为相变完成或成胶完成。
组合物中,透明质酸的浓度/含量基于透明质酸或透明质酸的盐的总质量计算,如样品中是含透明质酸则以透明质酸计算,如样品中是含透明质酸钠,则以透明质酸钠计算,如样品中是含有透明质酸和透明质酸钠,则以二者总量计算。
以下实验/实施例中,PBS溶液由0.01mol/L的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠水溶液与0.8%(质量分数)的氯化钠配制得到,pH为7.2。
以下实施例中,羟基磷灰石微粒为刺球形微粒,粒径在20微米-50微米。
本发明中,粘弹性检测方法:使用流变仪进行测试,测试中选用直径为20mm的平板,板间距设置为0.4mm,未加热体系温度控制为25℃,37℃加热后体系温度控制为37℃,根据线性粘弹区得到合适应变,进行0.01Hz-10Hz频率扫描,测量弹性模量(G’)和粘性模量(G”)。分别测试待测样品在25℃的粘弹性和/或待测样品在37℃加热1h后在37℃的粘弹性,取0.1Hz的弹性模量或粘性模量数值。
以下实验/实施例,采用无菌原材料、物料在无菌生产条件下进行。
预实验1:
将分子量为30万的牦牛源胶原蛋白(未辐照灭菌过)采用钴60以10KGy的辐照剂量在0℃灭菌,得到辐照的原料。
在4℃和搅拌条件下,将提取的胶原蛋白或重组胶原蛋白分别用PBS溶液配制成15mg/mL的溶液,然后在37℃加热1h,观察成胶情况,检测成胶前后的粘弹性。
在4℃和搅拌条件下,将提取自牦牛的牦牛源胶原蛋白用PBS溶液配制成19.5mg/mL的溶液,重组胶原蛋白用PBS溶液配制成10.5mg/mL的溶液,取等体积溶液混合均匀,得到15mg/mL的混合溶液(质量比65:35;然后在37℃加热1h,观察成胶情况,检测成胶前后的粘弹性。
粘弹性结果参见下表。
根据结果可知,重组胶原蛋白不利于成胶,牦牛源的胶原蛋白相对更易于成胶。
预实验2:
在4℃和搅拌条件下,将分子量为260万道尔顿透明质酸钠用PBS溶液配制成20mg/mL的溶液;在4℃和搅拌条件下,将分子量为5.5万道尔顿的重组胶原蛋白用PBS溶液配制成15mg/mL的溶液;分别取透明质酸钠溶液和重组胶原蛋白溶液各10mL,在4℃和搅拌条件下,分别混合均匀,得到混合溶液;将所得混合溶液在37℃加热1小时,未能成胶。
预实验3:
将透明质酸钠用PBS溶液配制成设定浓度的溶液,在4℃和搅拌条件下,将胶原蛋白用PBS溶液配制成设定浓度的溶液,然后检测各溶液的粘弹性。
实施例1
配方表a系列:
物料、浓度 | 组1-a | 组2-a | 组3-a | 组4-a | 组5-a | 组6-a |
透明质酸钠 | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL |
胶原蛋白 | 4mg/mL | 5mg/mL | 10mg/mL | 15mg/mL | 20mg/mL | 30mg/mL |
其中,原料:透明质酸钠,分子量为260万Da;胶原蛋白(牛源),分子量为30万Da道尔,具有三螺旋结构。
配方表b系列:
物料、浓度 | 组1-b | 组2-b | 组3-b | 组4-b | 组5-b | 组6-b |
透明质酸钠 | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL | 20mg/mL |
胶原蛋白 | 4mg/mL | 5mg/mL | 10mg/mL | 15mg/mL | 20mg/mL | 30mg/mL |
其中,原料:透明质酸钠,分子量为260万Da;胶原蛋白(牦牛源),分子量为30万Da道尔顿,具有三螺旋结构。
制备方法:
按照配方表,将透明质酸钠与PBS溶液混合,搅拌,配制成20mg/mL的溶液;在4℃和搅拌条件下,将胶原蛋白与PBS溶液混合,搅拌,配制成各配方组设定的浓度的溶液;在4℃和搅拌条件下,透明质酸钠溶液和胶原蛋白溶液各10mL,搅拌混合2小时(观察到胶原浓度增加,搅拌混匀的难度增加),得到组合物。
配方表c系列:
物料 | 组1-c | 组2-c | 组3-c | 组4-c | 组5-c | 组6-c |
透明质酸钠浓度(mg/mL) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
胶原蛋白浓度(mg/mL) | 4 | 6 | 10 | 15 | 20 | 30 |
羟基磷灰石(mg) | 20 | 40 | 100 | 120 | 160 | 200 |
乳酸钙(mg) | 20 | 40 | 100 | 120 | 160 | 200 |
其中,原料:透明质酸钠,分子量为260万Da;胶原蛋白(牦牛源),分子量为30万Da道尔顿,具有三螺旋结构。
配方表d系列:
物料 | 组1-d | 组2-d | 组3-d | 组4-d | 组5-d | 组6-d |
透明质酸钠浓度(mg/mL) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
胶原蛋白浓度(mg/mL) | 4 | 6 | 10 | 15 | 20 | 30 |
羟基磷灰石用量(mg) | 20 | 60 | 100 | 120 | 160 | 240 |
乳酸钙用量(mg) | 20 | 60 | 80 | 100 | 120 | 200 |
其中,原料:透明质酸钠,分子量为200万Da;配方表中胶原蛋白的浓度为设定的两种胶原蛋白的总浓度,其中,组1-d~组3-d中,牦牛源胶原蛋白与重组胶原蛋白的质量比为8:2;组4-d~组6-d中,牦牛源胶原蛋白与重组胶原蛋白的质量比6:4,胶原蛋白(牦牛源)分子量为30万Da,具有三螺旋结构;重组胶原蛋白分子量为5.5万Da,无三螺旋结构。
配方c系列和d系列的制备方法:
按照配方表,将透明质酸钠与PBS溶液混合,搅拌,配制成20mg/mL的溶液;取10mL透明质酸钠溶液,加入四分之一的乳酸钙,在200~300r/min的转速下搅拌1小时;再加入羟基磷灰石和余下的乳酸钙,在200~300r/min的转速下搅拌混合2小时,再将其在25℃静置8小时,得到复合液;在4℃条件下,将胶原蛋白与PBS溶液混合,搅拌,配制成各配方组设定的浓度的溶液;然后取胶原蛋白溶液10mL与前述所得的复合液混合,搅拌1小时,混匀,然后在25℃放置4小时,得到组合物。
实施例2:性能测试
1)推挤力
室温条件下,将样品以恒定的速度推动注射器推进杆,注射器针头为30G,推动速度为30mm/min,检测推挤力大小,测得各系列的各配方组样品的平均推挤力都在25N-40N之间;其中,c系列样品的平均推挤力相对其他系列略高,但仍然不超过40N。
2)渗透压
分别取样品,采用渗透压测定仪,参照《中国药典》2020版0632渗透压摩尔浓度测定法方法,测量渗透压,测得a系列和b系列各配方组样品的渗透压都在280mOsmol/kg-350mOsmol/kg之间。
3)粘弹性
按照前述的方法,分别测试按照各配方所得样品在25℃的粘弹性(成胶前),和将各配方所得样品在37℃加热1h后在37℃的粘弹性(成胶后),结果见下表。
结果:
将各样品在成胶前倒置观察,可观察到流动现象;成胶后,样品1-a,1-b,1-c和1-d倒置,观察流动性较成胶前降低,但仍然具有一定的流动性,1-c和1-d样品相对1-a和1-b样品流动性更低;样品2-a和2-b倒置,观察到微弱的流动(流动性明显较成胶前弱);其他样品倒置未观察到流动现象。根据结果可知,各系列配方组的样品成胶后的粘弹性高于其成胶前的粘弹性,部分样品成胶后的粘弹性是其成胶前的约5倍或超过5倍(a系列的样品成胶后的粘弹性是其成胶前的粘弹性的约1.6倍);且采用牦牛源的具有三螺旋结构的胶原蛋白或其与重组胶原蛋白组合,成胶后,粘弹性更高,也相对成胶前增加更多,更有利于得到力学性能好的产品。
4)胶原酶酶解试验
胶原蛋白溶液:10mg/mL,使用PBS缓冲液配制得到,取0.3g;
分别称取各配方组所得样品0.3g,浸泡在37℃100mL5U/mL胶原酶的PBS缓冲液,通过测定溶液中的羟脯氨酸含量,推测样品剩余量,从而评价样品的降解程度;溶液中羟脯氨酸含量越多,则样品剩余量就越少,证明降解越快。
结果:相同浓度情况下,b系列比a系列配方组样品降解慢,c系列比d系列配方组样品降解慢,c系列和d系列配方组样品比a和b系列配方组样品降解慢;且相同浓度情况下,含钙盐的组合物降解更慢。
5)稳定性
胶原蛋白溶液:10mg/mL,使用PBS缓冲液配制得到;样品:按照前述各系列配方所得。
将待测样品于4℃存放,分别于0天和90天,观察样品形状,然后将样品置于37℃水浴中,记录其成胶时间,检测粘弹性。
结果:刚取出时仍然为可流动的均一混合体(未见分层,未见聚集),倒置可观察到明显流动;37℃条件下,从3分钟到30分钟可观察到成胶,且胶原蛋白浓度越高,成胶越快;成胶后,倒置后流动性明显降低或未见流动;同浓度下,b系列和d系列配方组样品,比a系列配方组样品成胶更快,c系列比d系列配方组样品成胶更快,d系列比b系列配方组样品成胶更快;检测粘弹性(按照前述的方法),同一种样品,粘弹性曲线与其0天时(成胶前)基本重合,基本无变化可知本发明提供的样品,其具有较好的稳定性和成胶性。
6)透光率
含有羟基磷灰石微粒的c系列和d系列配方组的样品,相比b系列和a系列配方组的样品,透光性肉眼可见地相对较弱。
样品:按照b系列相应配方或a系列相应配方所得;对照品:透明质酸钠的PBS溶液,10mg/mL。
采用分光光度计,测量各待测样品在25℃时250nm,350nm和400nm的透光率,设定对照品的透光率为100%;样品的结果参见下表。
样品 | 对照品 | 组3-a | 组1-b | 组2-b | 组3-b | 组4-b | 组5-b | 组6-b |
透光率,400nm | 100% | >50% | >50% | >50% | >50% | 50% | 35% | 30% |
透光率,350nm | 100% | 33% | >50% | 50% | 36% | 22% | <20% | <15% |
透光率,250nm | 100% | <20% | >50% | 30% | 20% | <15% | <15% | <10% |
根据透光率结果可知,本发明提供的样品可具有一定的或较好的不透明性,有利于减弱丁达尔现象,且胶原蛋白浓度增加,不透明性增加,在一定浓度范围内,可以达到较好的粘弹性和较高的不透明性及生产的便利性。
实施例3:动物实验
样品组:实施例1的配方组4-c所得;
对照组:实施例1的配方组4-b所得;
空白组:稀释一倍的生理盐水;
方法:选择ICR健康小白鼠,6-8周龄,雄性,体重约20克,控制温度(21-25℃),湿度(60±5%),光照(12/12h光照/黑暗循环),自由进食普通饲料和水,随机分组,每组3只;分别在小鼠背部相同区域皮下注射各组待测样品,注射量:每个点注射0.8mL,每只小鼠4个点;注射后正常饲养,然后脱颈处死小鼠,迅速取小鼠背部同区域皮肤,对皮肤切片进行HE染色与MASSON染色;观察,使用NDP.VIEW处理数据。实验中所用制剂均采用无菌配制,器械均预先经消毒处理。
结果:
样品组:刚注射完肉眼可观察到有植入物;注射后21天观察无明显肿胀,解剖后肉眼可观察到皮下有植入物,HE切片可观测到微球周围存在一定量的炎症浸润(炎症细胞围绕异物),未发现明显包囊现象,说明存在轻微炎症情况;Masson切片可观测到微粒间明显存在新生胶原;
对照组:少量新胶原蛋白生成;
空白组:未见新胶原蛋白生成。
本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述,相关人员明显能在本发明内容和范围内对本文所述的方案或应用进行改动或适当变更与组合,来实现和应用本发明技术。本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进条件/参数来实现和/或应用本发明技术。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都被视为包括在本发明内。
Claims (10)
1.一种组合物,其包括或其制备原料包括:胶原蛋白,透明质酸或透明质酸盐,羟基磷灰石微粒,乳酸钙,无机盐和水;所述组合物中,胶原蛋白与透明质酸或透明质酸盐的质量比为(1:0.2)-(1:4),胶原蛋白的浓度为3mg/mL-30mg/mL,透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-20mg/mL,羟基磷灰石的浓度为3mg/mL-12mg/mL,乳酸钙的浓度为1mg/mL-10mg/mL。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述透明质酸或透明质酸盐的分子量为120万道尔顿-300万道尔顿;和/或基于胶原蛋白的总质量,至少60%的胶原蛋白具有三螺旋结构或分子量高于20万道尔顿。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述无机盐为磷酸氢二钠,磷酸二氢钠,磷酸氢二钾,磷酸二氢钾,氯化钠和氯化钾中的至少一种;所述组合物的pH为6.0-7.6或6.8-7.4;和所述组合物的渗透压为250mOsm/L-350mOsm/L。
4.根据权利要求1-3任一所述的组合物,所述羟基磷灰石微粒,为刺球形的微粒,其表面具有多个凸起或刺突,粒径在20微米-80微米。
5.根据权利要求1-4任一所述的组合物,其中,所述胶原蛋白的浓度为5mg/mL-20mg/mL;和/或所述透明质酸或透明质酸盐的浓度为6mg/mL-15mg/mL。
6.根据权利要求1-5任一所述的组合物,包括下列条件中的至少之一:
i、所述组合物的弹性模量高于其制备原料胶原蛋白和透明质酸或透明质酸盐的弹性模量之和,所述的弹性模量在0.1Hz、在相同的浓度、相同检测方法和检测条件下测量获得;
ii、其在环境温度低于25℃条件下为可流动的混悬液形态,在35℃~38℃条件下可相变为凝胶态;和
iii、在37℃条件下,所述组合物在30min或以内从混悬液形态相变成凝胶态。
7.根据权利要求1-6任一所述的组合物,在不超过34℃、250nm-350nm条件下,所述组合物的透光率不超过50%,或不超过30%,或不超过25%。
8.根据权利要求1-7任一所述的组合物,相变成凝胶后,在37℃、0.1Hz条件下,其弹性模量/或粘性模量是其相变前在25℃、0.1Hz条件下的弹性模量/或粘性模量的至少1.2倍,1.5倍,2倍,2.5倍,3倍,4倍或5倍。
9.根据权利要求1-8任一所述的组合物,所述胶原蛋白为提取自牦牛的胶原蛋白。
10.一种制备权利要求1-9任一所述组合物的方法,包括:将透明质酸或透明质酸盐,与无机盐的水溶液配制成pH为6.0-7.6的溶液;然后加入不超过一半的乳酸钙,搅拌均匀;再加入羟基磷灰石和余下的乳酸钙,搅拌混合0.1小时-2小时,再将其在15℃-25℃静置0.5小时-8小时,得到复合液;在0℃~10℃条件下,将胶原蛋白与无机盐的水溶液配制成pH为6.0-7.6的溶液;然后将胶原蛋白溶液与前述的复合液混合,搅拌混匀,再在15℃-25℃放置0.5小时-6小时;任选使用盐酸或氢氧化钠或氢氧化钾调节pH至6.0-7.6,得到混悬液;任选地灭菌,得到组合物;所述无机盐的水溶液的pH为6.0-7.6;所述方法在无菌生产条件下进行,或者采用钴60以不超过15KGy的辐照剂量在-70℃~0℃对各原料或各复合液进行辐照灭菌。
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CN117731836A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-22 | 北京市意华健科贸有限责任公司 | 一种医用复合材料及其制备方法与应用 |
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- 2023-09-26 CN CN202311253389.6A patent/CN117244112A/zh active Pending
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