CN117919502A - 一种胶原基生物医用材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用材料制备技术领域，公开了一种胶原基生物医用材料的制备方法，S1、原料准备；S2、制作胶原溶液；S3、热处理；S4、涂层制备；S5、冻干处理；S6：加工修整；S7：质量检测。本发明在选材时采用健康、无疾病的动物组织，这样可保证后续胶原基生物医用材料的制备纯度，并且通过交联剂的加入，这样会使得胶原与交联剂反应，形成一定程度的化学交联，改善胶原的结构和性能，提高其力学强度和降解性能，从而实现骨骼和软组织的修复和再生，通过催化剂的加入，可以改变胶原基材料的物理与化学性能，提高胶原基材料的力学性能和稳定性，并通过加热胶原溶液可促进胶原分子间的交联反应，提高材料的力学性能和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及医用材料制备技术领域，具体是一种胶原基生物医用材料的制备方法。
背景技术
胶原蛋白是生物体内一种纤维蛋白，也是具有很强抗张强度的硬蛋白质，大多存在于骨、软骨、肌腱及皮肤中，占人体或其他动物体总蛋白含量的25％-33％，胶原蛋白具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，比如抵抗原性、易被人体吸收、可促进细胞成活与生长等，因而在食品、保健品、医药、化妆品、包装等领域获得广泛的应用。
胶原基生物材料结合不同临床治疗应用的需求，通过物理、化学和生物等方法进行处理和加工，可形成多种类型的产品，如胶原基组织可再生修复材料在五官科、整形外科、神经外科和肌腱断裂等领域已推广应用近30年；胶原基组织修复膜在口腔科、骨科、眼科、耳鼻喉科、肿瘤科术后和皮肤科等已有广泛的临床应用；此外还有胶原基可吸收缝合线、胶原-羟基磷灰石人工骨、胶原基复合材料及组织工程支架等多种制品。
但是，现有的胶原基生物材料在制备时容易受到材料而影响其制备质量，当选取的组织存在病变时则会影响制备的纯度，同时现有的胶原基生物材料其力学强度与稳定性较差，影响其制备工作。因此，本领域技术人员提供了一种胶原基生物医用材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种胶原基生物医用材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种胶原基生物医用材料的制备方法，包括以下步骤，
S1、原料准备：将动物胶原蛋白组织进行清洗处理，动物胶原蛋白组织包括皮肤、肌腱等，并将其切成小块，将小块原料浸泡在酸碱溶液中，以去除杂质和多余的非胶原成分，并将适量的交联剂、催化剂加入到浸泡后的原料中，加入后在将加入后将聚氨酯、生长因子和生物活性玻璃加入并进行混合搅拌得到混合后的原料；
S2、制作胶原溶液：将原料用酶进行水解，提取出胶原蛋白，通过透析、超滤等方法来取出杂质，提高胶原蛋白的纯度，得胶原蛋白溶液；
S3、热处理：通过将S2中的胶原蛋白溶液进行加热，这样可促进胶原分子间的交联反应，并其进行紫外消毒工作，可有效的杀灭胶原溶液中的细菌和病毒等微生物，同时通过紫外可将胶原溶液固化成胶原基材料；
S4、涂层制备：在胶原基材料的表面涂覆一层或多层材料，这样可改善其表面性能和生物学性能；
S5、冻干处理：将S4中涂覆后的胶原基材料进行低温冷冻处理，并在处理后将其放入到真空干燥机中进行干燥处理；
S6：加工修整：将S5中干燥后的胶原基材料进行进一步加工，以使得该胶原基生物医用材料满足需求；
S7：质量检测：将S6中生产好的胶原基生物医用材料进行检测，确保生产的胶原基生物医用材料质量合格。
作为本发明再进一步的方案：所述S1中因选取健康、无疾病的动物组织，所述小块原料浸泡在酸碱溶液中时需要以转速为200-300r/min进行搅拌，使得原料能够充分的浸泡均匀。
作为本发明再进一步的方案：所述S1中的交联剂为乙酸酐、酸酐、己二酸二甘中的一种或多种，且交联剂的生产为三个阶段，
第一阶段：将交联剂的原料按照一定的比例进行混合，并采用以转速为300-400r/min进行搅拌，搅拌时间为5-10min，使得交联剂的原料充分的混合；
第二阶段：将第一阶段混合后的原料进行加热，加热温度在70-90℃，加热时间为8-10h，并在加热后对其进行冷却，使得产物温度将对到适宜的范围，以保证后续处理和产品质量的稳定性；
第三阶段：将冷却后的产品进行分离提出，这样可将产物中的杂质分离，以实现高纯度的交联剂的生产。
作为本发明再进一步的方案：所述S1中的催化剂包括生物催化剂、酶催化剂、蛋白质催化剂、抗体催化剂、RNA催化剂、钙离子催化剂中的一种或多种混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述S2中原料用的酶为胶原蛋白酶、蛋白水解酶中的混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述S3中热处理时初温为30-40℃，并在保温1h后进行升温至70-90℃，保温20min，保温后在将其进行降温到室温，从而实现热处理目的，该热处理通过两次处理来提高其胶原基生物材料的性能。
作为本发明再进一步的方案：所述S4中涂层包括生物活性材料和生物降解材料的混合物，并且通过物理喷涂的方式来实现该胶原基生物医用材料进行均匀涂覆的目的。
作为本发明再进一步的方案：所述在S5中的冻干时需要对其进行预冻处理，预冻温度为-20℃，时间为3-6h，干燥分为升华干燥与解吸干燥，其中升华干燥阶段温度为-20℃～-15℃，时间为12-15h，解吸干燥阶段温度为0℃，时间为6-9h。
作为本发明再进一步的方案：所述S7中检测时需对其质量进行检测，其中包括对胶原基生物医学材料的物理性质、化学性质、生物学性能进行评估，所述物理性质包括尺寸、形状、密度，所述化学性能包括成分、纯度，所述生物学性能包括细胞相容性、生物降解性。
作为本发明再进一步的方案：所述胶原基生物医用材料包括以下重量份原料组成：动物胶原蛋白组织30-40份、交联剂8-12份、催化剂6-8份、酸碱溶液10-12份、胶原蛋白酶5-6份、蛋白水解酶4-5份、生物活性材料3-4份、生物降解材料3-4份、聚氨酯2-3份、生长因子6-8份、生物活性玻璃2-3份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、一种胶原基生物医用材料的制备方法，采用健康、无疾病的动物组织，这样可保证后续胶原基生物医用材料的制备纯度，并且通过交联剂的加入，这样会使得胶原与交联剂反应，形成一定程度的化学交联，改善胶原的结构和性能，提高其力学强度和降解性能，从而实现骨骼和软组织的修复和再生。
2、一种胶原基生物医用材料的制备方法，通过催化剂与聚氨酯的加入，可以改变胶原基材料的物理与化学性能，提高胶原基材料的力学性能和稳定性，并通过加热胶原溶液可促进胶原分子间的交联反应，提高材料的力学性能和稳定性，再通过生物活性玻璃与生长因子的加入和提高材料的生物活性和促进组织再生。
3、一种胶原基生物医用材料的制备方法，通过将涂层涂覆在胶原基生物医用材料表面可改善其表面性能和生物学性能，最后通过质量检测可保证制备的胶原基生物医用材料具有优良的性能和质量稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种胶原基生物医用材料的制备方法，胶原基生物医用材料包括以下重量份原料组成：动物胶原蛋白组织30份、交联剂8份、催化剂6份、酸碱溶液10份、胶原蛋白酶5份、蛋白水解酶4份、生物活性材料3份、生物降解材料3份、聚氨酯2份、生长因子6份、生物活性玻璃2份。
实施例二
一种胶原基生物医用材料的制备方法，胶原基生物医用材料包括以下重量份原料组成：动物胶原蛋白组织35份、交联剂10份、催化剂7份、酸碱溶液11份、胶原蛋白酶5份、蛋白水解酶4份、生物活性材料3份、生物降解材料3份、聚氨酯2份、生长因子7份、生物活性玻璃2份。
实施例三
一种胶原基生物医用材料的制备方法，胶原基生物医用材料包括以下重量份原料组成：动物胶原蛋白组织40份、交联剂12份、催化剂8份、酸碱溶液12份、胶原蛋白酶6份、蛋白水解酶5份、生物活性材料4份、生物降解材料4份、聚氨酯3份、生长因子8份、生物活性玻璃3份。
一种胶原基生物医用材料的制备方法，包括以下步骤，
S1、原料准备：将动物胶原蛋白组织进行清洗处理，动物胶原蛋白组织包括皮肤、肌腱等，并将其切成小块，将小块原料浸泡在酸碱溶液中，以去除杂质和多余的非胶原成分，并将适量的交联剂、催化剂加入到浸泡后的原料中，加入后在将聚氨酯、生长因子和生物活性玻璃加入并进行混合搅拌得到混合后的原料；
其中，S1中因选取健康、无疾病的动物组织，小块原料浸泡在酸碱溶液中时需要以转速为200-300r/min进行搅拌，使得原料能够充分的浸泡均匀。
进一步，S1中的交联剂为乙酸酐、酸酐、己二酸二甘中的一种或多种，且交联剂的生产为三个阶段，
第一阶段：将交联剂的原料按照一定的比例进行混合，并采用以转速为300-400r/min进行搅拌，搅拌时间为5-10min，使得交联剂的原料充分的混合；
第二阶段：将第一阶段混合后的原料进行加热，加热温度在70-90℃，加热时间为8-10h，并在加热后对其进行冷却，使得产物温度将对到适宜的范围，以保证后续处理和产品质量的稳定性；
第三阶段：将冷却后的产品进行分离提出，这样可将产物中的杂质分离，以实现高纯度的交联剂的生产。
其中，S1中的催化剂包括生物催化剂、酶催化剂、蛋白质催化剂、抗体催化剂、RNA催化剂、钙离子催化剂中的一种或多种混合物。
S2、制作胶原溶液：将原料用酶进行水解，提取出胶原蛋白，通过透析、超滤等方法来取出杂质，提高胶原蛋白的纯度，得胶原蛋白溶液；
其中，S2中原料用的酶为胶原蛋白酶、蛋白水解酶中的混合物。
S3、热处理：通过将S2中的胶原蛋白溶液进行加热，这样可促进胶原分子间的交联反应，并其进行紫外消毒工作，可有效的杀灭胶原溶液中的细菌和病毒等微生物，同时通过紫外可将胶原溶液固化成胶原基材料；
其中，S3中热处理时初温为30-40℃，并在保温1h后进行升温至70-90℃，保温20min，保温后在将其进行降温到室温，从而实现热处理目的，该热处理通过两次处理来提高其胶原基生物材料的性能。
S4、涂层制备：在胶原基材料的表面涂覆一层或多层材料，这样可改善其表面性能和生物学性能；
其中，S4中涂层包括生物活性材料和生物降解材料的混合物，并且通过物理喷涂的方式来实现该胶原基生物医用材料进行均匀涂覆的目的。
S5、冻干处理：将S4中涂覆后的胶原基材料进行低温冷冻处理，并在处理后将其放入到真空干燥机中进行干燥处理；
其中，在S5中的冻干时需要对其进行预冻处理，预冻温度-20℃，时间为3-6h，干燥分为升华干燥与解吸干燥，其中升华干燥阶段温度为-20℃～-15℃，时间为12-15h，解吸干燥阶段温度为0℃，时间为6-9h。
S6：加工修整：将S5中干燥后的胶原基材料进行进一步加工，以使得该胶原基生物医用材料满足需求；
S7：质量检测：将S6中生产好的胶原基生物医用材料进行检测，确保生产的胶原基生物医用材料质量合格；
其中，S7中检测时需对其质量进行检测，其中包括对胶原基生物医学材料的物理性质、化学性质、生物学性能进行评估，物理性质包括尺寸、形状、密度，化学性能包括成分、纯度，生物学性能包括细胞相容性、生物降解性。
实验测试：将本发明制得的医用材料与现有技术一种胶原基生物医用材料的制备方法授权公告号(CN101264337B)为对比例一
测试时选去10月龄雄性鼠40只，体重为200-230g，在每个雄性鼠的背部用无菌刀开个大约1cm的创口，并在开口后将40只雄性鼠放置到笼内进行喂养，通过将本发明实施例一、实施例二和对比例一所制得医用材料用在40只雄性鼠伤口处，并在术后7、14、21、28天来对创面进行记录，计算创面愈合率，如下表所示，
由上表面可知，本发明的胶原基生物医用材料在对伤口进行创面治疗时，能够使得创面愈合率时间更快。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1、原料准备：将动物胶原蛋白组织进行清洗处理，动物胶原蛋白组织包括皮肤、肌腱等，并将其切成小块，将小块原料浸泡在酸碱溶液中，以去除杂质和多余的非胶原成分，并将适量的交联剂、催化剂加入到浸泡后的原料中，加入后在将聚氨酯、生长因子和生物活性玻璃加入并进行混合搅拌得到混合后的原料；
S2、制作胶原溶液：将原料用酶进行水解，提取出胶原蛋白，通过透析、超滤等方法来取出杂质，提高胶原蛋白的纯度，得胶原蛋白溶液；
S3、热处理：通过将S2中的胶原蛋白溶液进行加热，这样可促进胶原分子间的交联反应，并其进行紫外消毒工作，可有效的杀灭胶原溶液中的细菌和病毒等微生物，同时通过紫外可将胶原溶液固化成胶原基材料；
S4、涂层制备：在胶原基材料的表面涂覆一层或多层材料，这样可改善其表面性能和生物学性能；
S5、冻干处理：将S4中涂覆后的胶原基材料进行低温冷冻处理，并在处理后将其放入到真空干燥机中进行干燥处理；
S6：加工修整：将S5中干燥后的胶原基材料进行进一步加工，以使得该胶原基生物医用材料满足需求；
S7：质量检测：将S6中生产好的胶原基生物医用材料进行检测，确保生产的胶原基生物医用材料质量合格。
2.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S1中因选取健康、无疾病的动物组织，所述小块原料浸泡在酸碱溶液中时需要以转速为200-300r/min进行搅拌，使得原料能够充分的浸泡均匀。
3.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S1中的交联剂为乙酸酐、酸酐、己二酸二甘中的一种或多种，且交联剂的生产为三个阶段，
第一阶段：将交联剂的原料按照一定的比例进行混合，并采用以转速为300-400r/min进行搅拌，搅拌时间为5-10min，使得交联剂的原料充分的混合；
第二阶段：将第一阶段混合后的原料进行加热，加热温度在70-90℃，加热时间为8-10h，并在加热后对其进行冷却，使得产物温度将对到适宜的范围，以保证后续处理和产品质量的稳定性；
第三阶段：将冷却后的产品进行分离提出，这样可将产物中的杂质分离，以实现高纯度的交联剂的生产。
4.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S1中的催化剂包括生物催化剂、酶催化剂、蛋白质催化剂、抗体催化剂、RNA催化剂、钙离子催化剂中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S2中原料用的酶为胶原蛋白酶、蛋白水解酶中的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S3中热处理时初温为30-40℃，并在保温1h后进行升温至70-90℃，保温20min，保温后在将其进行降温到室温，从而实现热处理目的，该热处理通过两次处理来提高其胶原基生物材料的性能。
7.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S4中涂层包括生物活性材料和生物降解材料的混合物，并且通过物理喷涂的方式来实现该胶原基生物医用材料进行均匀涂覆的目的。
8.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述在S5中的冻干时需要对其进行预冻处理，预冻温度-20℃，时间为3-6h，干燥分为升华干燥与解吸干燥，其中升华干燥阶段温度为-20℃～-15℃，时间为12-15h，解吸干燥阶段温度为0℃，时间为6-9h。
9.根据权利要求1所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述S7中检测时需对其质量进行检测，其中包括对胶原基生物医学材料的物理性质、化学性质、生物学性能进行评估，所述物理性质包括尺寸、形状、密度，所述化学性能包括成分、纯度，所述生物学性能包括细胞相容性、生物降解性。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种胶原基生物医用材料的制备方法，其特征在于，所述胶原基生物医用材料包括以下重量份原料组成：动物胶原蛋白组织30-40份、交联剂8-12份、催化剂6-8份、酸碱溶液10-12份、胶原蛋白酶5-6份、蛋白水解酶4-5份、生物活性材料3-4份、生物降解材料3-4份、聚氨酯2-3份、生长因子6-8份、生物活性玻璃2-3份。
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