CN1179757C - 用于机体缺损组织修复的材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种医疗外科修补材料，特别涉及用于机体缺损组织修复的蚕丝蛋白材料及其制备方法。它以家蚕丝熟织物经界面处理后作为增强层，展平于丝素蛋白溶液中，延流法热风干燥后再经表面活性修饰处理加工而成，既具有良好的生物相容性，又具备较大的断裂强度、断裂伸长率和较好的柔软性，可用作硬脑膜、食道、血管、韧带、肌腱等医疗外科修复材料及创面覆盖、人工皮肤材料等。

Description

用于机体缺损组织修复的材料及其制备方法
                          技术领域
本发明涉及一种医疗外科修补材料，特别涉及一种以蚕丝为主要原料加工成的用于机体缺损组织修复的材料及其制备方法。
                          背景技术
在现有技术中，有关硬脑膜等医疗外科缺损组织修复材料的报道有：公开号为CN1040318的中国发明专利“一种可吸收性的人工硬脑膜及其制备方法”、公开号为CN2461505的中国发明专利“生物性人工硬脑膜”等，其成膜材料主要是硅橡胶、聚乙烯、碳纤维、聚氨酯、明胶等合成和天然高分子材料。但将其用作生物医学材料，特别是合成材料植入人体后，如何避免对周围组织的不良影响，如何提高材料的生物相容性，尚需进一步研究和改进；对采用动物或异体的胶原、明胶等天然原料制备机体缺损组织修复材料，如何充分避免异种或异体抗原的影响和疾病的传播，也是需要进一步研究的课题。因此，人们一直在寻找合适的机体缺损组织修复材料。
研究表明，蚕丝中的丝素蛋白无毒性、无刺激作用，具有良好的生物相容性，因此蚕丝是制造生物医学膜材料的较理想原料。但用于硬脑膜、肌腱、韧带、食道、血管等缺损组织修复时，膜材料需具备下列条件：一是要保持丝素蛋白良好的生物相容性的特点；二是必须同时具备可靠的强度和良好的柔软性、弹性，以满足外科严密修补和修补后受力变形而不破损的要求；三是膜的表面应能防止手术后与周围组织(如脑组织)的粘连。在本发明作出之前，公开号为CN1316465A的中国发明专利“柔韧丝素蛋白膜及其制备方法”，采用以家蚕丝素蛋白为原料，用环氧树脂作为成膜的交联剂制备柔韧丝素蛋白膜，是一种柔韧性较好的丝素蛋白膜。但用于硬脑膜、肌腱、韧带食道、血管等医疗外科修补材料时，在强度方面尚不能满足外科严密修补和修补后受力变形而不破损的要求。
                          发明内容
本发明的目的就是针对已有技术的不足，提供一种既具有良好的生物相容性，又具备可靠强度和较好的柔软性，适用于机体缺损组织修复的材料及其制备方法。
本发明所述的机体缺损组织修复材料是以蚕丝为主要原料制成的丝素蛋白膜，其特征在于：膜内有一增强层；膜厚为0.05～0.5mm，丝素蛋白含量为50～98％；膜的表面含有活性表面修饰剂，所述的表面修饰剂分子式为：
Figure C0213812700041
式中：X为Cl或O-(CH2CH2O)n-CH3，n＝1～500；膜的拉伸断裂强度大于18.0MPa，断裂伸长率大于20％，伸长弹性回复率大于50％，杨氏模量小于110MPa。
本发明所述的机体缺损组织修复材料的制备方法，是先将蚕丝经脱胶、溶解、透析、提纯后得到纯丝素蛋白溶液，加入交联剂、催化剂等，其特征在于再进行如下步骤的加工：
a.将家蚕丝生坯织物置于中性皂或碳酸钠溶液中，在98～100℃的温度条件下处理0.5～1小时，干后得到家蚕丝熟织物作为增强层；
b.以分子量为200～6000的聚乙二醇、乙二醇或丙三醇中的一种为界面处理剂，将增强层浸渍于浓度为1～50％的界面处理剂溶液中，密闭，常温下减压处理5～60分钟；
c.将经界面处理剂处理后的增强层展平于丝素蛋白溶液中，延流法热风干燥后制成厚度为0.05～0.5mm的膜材料；
d.用表面修饰剂对上述膜材料进行处理，得到用于机体缺损组织修复的材料，所述的表面修饰剂分子式为：
式中：X为Cl或O-(CH2CH2O)n-CH3，n＝1～500。
本发明所述的机体缺损组织修复材料，由于膜内连续相及增强层都以丝素蛋白为原料，既保持了丝素蛋白膜具备良好生物相容性的优点，又使膜的增强层能够承受外力的作用，从而具备了较高的强度，不易破损；由于使用了无毒、无害的界面处理剂，在不影响膜的良好的生物相容性的同时，界面处理剂使膜内增强层与连续相丝素蛋白之间产生一定程度的结合力，防止分离，但又允许相互间有一定程度的可回复位移，使膜具备了较好的柔软性和弹性；活性表面修饰剂的使用，能防止修复手术后膜与周围组织发生粘连。
                        附图说明
图1是本发明实施例1、2制膜时增强层与金属框架组合体示意图；
图2是本发明实施例1、2制膜过程中制膜模具组合体示意图；
图中所示，增强层1，金属框架2，塑料成膜模具3。
                     具体实施方式
实施例一：
1.将0.5公斤茧层放入20升浓度为0.4％的中性皂溶液中，于98～100℃处理2小时，脱尽蚕丝外围的丝胶，充分洗涤后得到纯丝素，即丝素蛋白；晾干后的纯丝素，用28升8.5摩尔/升的溴化锂溶液，于60±2℃搅拌溶解成丝素蛋白混合溶液；用水透析去除溴化锂等杂质，再经过滤得到纯的丝素蛋白溶液；在丝素溶液中添加脂肪族缩水甘油醚型环氧树脂，分子量为460～560，环氧树脂的添加量为溶液含固率的37.4％，充分搅拌；再添加催化剂KSCN，催化剂的添加量为环氧树脂重量的1％，充分搅拌、脱泡。
2.将家蚕丝平纹机织生坯织物置于0.3％的碳酸钠溶液中，于98～100℃处理0.5小时，重复处理3次，自然晾干后得到蚕丝平纹机织熟织物。
3.以分子量800的聚乙二醇为界面处理剂，将家蚕丝平纹机织熟织物浸渍于浓度为10％的界面处理剂溶液中，密闭，常温下减压处理15分钟，重复处理3次。
4.参见图1，上述经界面处理剂浸渍过的家蚕丝熟织物为增强层1，将其展平、绷紧、固定于不锈钢制的金属框架2上，形成增强层与金属框架组合体。
5.参见图2，将增强层与金属框架组合体平置于塑料模具3内，形成制膜模具组合体。
6.将步骤1所制备的含交联剂环氧树脂及催化剂的丝素蛋白溶液，倒入图2所示的制膜模具组合体内，充分驱除气泡。
7.用30℃的热风干燥，使溶液成膜。
8.经12小时回潮后，沿金属框架2的边缘剪开蚕丝织物增强层，剥出增强丝素蛋白膜，将分子量为2000的活性聚乙二醇1g溶解在100ml的硼酸缓冲溶液(pH9.5)中，获得表面修饰剂溶液，将约100cm2的上述增强丝素蛋白膜放入表面修饰剂溶液中，在5℃的温度条件下反应1.5小时后，加入pH为7.0的磷酸缓冲溶液50ml，取出充分洗涤后用去离子水浸渍72小时，得到用于机体缺损组织修复的蚕丝蛋白材料，经封装、消毒，即得成品。
按实施例一所述制备方法得到的用于机体缺损组织修复的蚕丝蛋白材料，其主要结构、性能见表一。
实施例二：
1.将1公斤下脚生丝(缫丝厂副产品)放入40升浓度为0.05％的碳酸钠水溶液中，煮沸0.5小时，重复处理三次，脱尽蚕丝外围的丝胶，得到纯丝素；晾干后的纯丝素，用20升重量比为45∶30∶25的硝酸钙、水、乙醇溶液，在80±2℃下搅拌溶解成丝素混合溶液；用水透析，以去除硝酸钙等杂质，再经过滤得到纯的丝素蛋白溶液；在丝素溶液中添加聚醚型缩水甘油醚环氧树脂，分子量为922～1022，环氧树脂的添加量为溶液含固率的23.3％，充分搅拌；在上述溶液中再添加催化剂Na2S2O3，催化剂的添加量为环氧树脂重量的0.01％，充分搅拌、脱泡。
2.将家蚕丝针织经编生坯织物置于0.3％的碳酸钠溶液中，于98～100℃处理0.5小时，重复处理3次，晾干后得到蚕丝针织经编熟织物。
3.以丙三醇为界面处理剂，将家蚕丝针织经编熟织物浸渍于浓度为30％的界面处理剂溶液中，密闭，常温下减压处理30分钟，重复处理2次。
4.经界面处理剂浸渍过的家蚕丝针织经编熟织物作为增强层1，将其展平、绷紧、固定于铁制表面镀锌的金属框架2上，形成增强层与金属框架组合体。
5.将增强层与金属框架组合体平置于塑料模具3内，形成制膜模具组合体。
6.将步骤1所制备的含交联剂环氧树脂及催化剂的丝素蛋白溶液，倒入制膜模具组合体内，充分驱除气泡。
7.用50℃的热风干燥，使溶液成膜。
8.经24小时回潮后，沿金属框架边缘剪开蚕丝织物增强层，剥出增强丝素蛋白膜，将分子量为12000的活性聚乙二醇0.5g溶解在35ml的硼酸缓冲溶液(pH9.5)中，获得表面修饰剂溶液，将约25cm2的上述增强丝素蛋白膜放入表面修饰剂溶液中，在5℃的温度条件下反应1小时后，加入pH为7.0的磷酸缓冲溶液25ml，取出充分洗涤后用去离子水浸渍72小时，得到用于机体缺损组织修复的蚕丝蛋白材料，经封装、消毒，即得成品。
按实施例二所述制备方法得到的用于机体缺损组织修复的蚕丝蛋白材料，其主要结构、性能见表二。
表一
  膜厚(μm) 拉伸断裂强度(MPa)   断裂伸长率(％)   伸长弹性率(％)   杨氏模量(MPa)
  315     37.2     25.6     58.9     92.3
表二
  膜厚(μm) 拉伸断裂强度(MPa) 断裂伸长率(％) 伸长弹性率(％)   杨氏模量(MPa)
   216     28.7     23.8     60.1     84.2

Claims (2)

1.用于机体缺损组织修复的材料，它是一种丝素蛋白膜，其特征在于：膜内有一以家蚕丝熟织物制成的增强层；膜的厚度为0.05～0.5mm，丝素蛋白含量为50～98％；膜的表面含有活性表面修饰剂，所述的表面修饰剂分子式为：
式中：X为Cl或O-(CH2CH2O)n-CH3，n＝1～500；膜的拉伸断裂强度大于18.0MPa，断裂伸长率大于20％，伸长弹性回复率大于50％，杨氏模量小于110MPa。
2.用于机体缺损组织修复的材料的制备方法，先将蚕丝经脱胶、溶解、透析、提纯后得到纯丝素蛋白溶液，加入交联剂、催化剂等，其特征在于再进行如下步骤的加工：
a.将家蚕丝生坯织物置于中性皂或碳酸钠溶液中，在98～100℃的温度条件下处理0.5～1小时，干后得到家蚕丝熟织物作为增强层；
b.以分子量为200～6000的聚乙二醇、乙二醇或丙三醇中的一种为界面处理剂，将增强层浸渍于浓度为1～50％的界面处理剂溶液中，密闭，常温下减压处理5～60分钟；
c.将经界面处理剂处理后的增强层展平于丝素蛋白溶液中，延流法热风干燥后制成厚度为0.05～0.5mm的膜材料；
d.用表面修饰剂对上述膜材料进行处理，得到用于机体缺损组织修复的蚕丝蛋白材料，所述的表面修饰剂分子式为：
Figure C021381270002C2
式中：X为Cl或O-(CH2CH2O)n-CH3，n＝1～500。
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