CN1253216C

CN1253216C - 胶原基生物医用膜材料的制造方法

Info

Publication number: CN1253216C
Application number: CN 03135440
Authority: CN
Inventors: 廖隆理; 但卫华; 王坤余; 李志强; 陈敏; 姚红卫
Original assignee: Chengdu Bailejin Biological Scinece & Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Bailejin Biological Scinece & Technology Co Ltd
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2023-07-21
Also published as: CN1478554A

Abstract

本发明为一种胶原基生物医用膜材料的制造方法，其步骤为：(1)以制革工业的含铬副废料为基本原料，首先制成铬化胶原纤维。从铬化胶原纤维中提取含铬的胶原蛋白，提取的胶原蛋白经阳离子交换树脂处理后，浓缩至固含量为12%～15%备用。(2)利用由上述步骤制得的含有微量Cr(III)的胶原蛋白与壳聚糖和/或聚乙烯醇的相互作用和协同效应制成生物相容性、可降解性好，力学性能高的医用膜。

Description

胶原基生物医用膜材料的制造方法

技术领域：

本发明涉及一种利用制革副废物—铬革屑(边块)为原料，采用CO₂超临界流体萃取技术和生物酶技术提取含微量铬(III)的胶原蛋白，制备胶原基生物医用膜材料的制造方法。

背景技术：

目前国内外常用的方法制成的人工皮肤或医用胶原膜，尚有一系列亟待解决的问题，如：(1)力学性能差：在含水条件下难以塑形，不利于人体内部器官的重建；(2)体外及新生组织细胞产生的胶原酶极易将其降解。材料在体内降解吸收过快，使得材料不能与体内的组织细胞生长、繁殖的速度相匹配；(3)为提高胶原的力学性质和降低其在体内的降解吸收速度，使用戊二醛对胶原进行交联，形成网状交联的大分子。但戊二醛的用量较难控制，过量时易引起目标材料发黄，产生毒性，不利于组织细胞的培养生长；量少时则又达不到改进胶原性能缺陷的目的。有专家指出，目前人工皮肤尽管已经应用于临床，但仍然没有完整皮肤的功能。最大的问题是胶原凝胶的收缩，不能抵抗胶原酶的消化，抗感染能力差。为了解决上述问题，一般采取在胶原分散溶液中加入壳聚糖、选择无毒性的交联剂，调节其用量，使胶原大分子交联成网状结构。也可以在胶原中加入高亲水性的合成生物材料，胶原在体内降解后，合成材料可以与生长的组织细胞相容和维持原有的形态和塑形。但许多事实证明这些措施不能从根本上解决存在的问题。因此，研究制造新一代的生物医用胶原膜材料势在必行。

发明的内容：

本发明的目的是提供一种以制革工业副废物为原料，生产成本低廉，产品物理机械性能好的胶原基生物医用膜材料的制造方法。

本发明是这样实现的：

本发明胶原基生物医用膜材料的制造方法，包括如下步骤：

(1)取铬革屑或铬革块100重量份，放入CO₂超临界流体萃取装置内，处理40～180分钟，将处理过的上述材料用去离子水充分水洗，水洗后用离心机脱水，再经旋刀粉碎机粉碎，制成铬化胶原纤维，取100份铬化胶原纤维，加入250～600份去离子水，再加入0.2～2.0重量份AS1.398蛋白酶在温度为40～50℃、pH为7.0-8.5下，处理3.0～24.0小时，过滤提取含铬的胶原蛋白，将提取的胶原蛋白浓缩至固含量为12～15％备用，

(2)取上述胶原蛋白10～20重量份，加入以1.5％～2.0％的醋酸为溶剂配制的1.8％～2.0％的壳聚糖20～40重量份，在15～60℃下搅拌15～60分钟，或再加入10％～15％的聚乙烯醇1～8重量份，在15～60℃下搅拌15～60分钟，将此物料于10～60℃下常压或减压至0.01～0.1Mpa，脱气3～24小时，脱气后的共混物盛于成膜器中，于20～55℃下干燥，制成厚度为0.01～0.5mm的生物医用薄膜，

(3)将干燥后的膜用碱的水溶液处理30～180分钟，再用去离子水洗至中性，分割后无菌包装，或包装后经辐照灭菌，即为成品。

本发明胶原基生物医用膜材料的制造方法，步骤(1)中CO₂超临界流体萃取纯化的条件为：温度32-45℃；压力7.2～20.0Mpa；时间40～180分钟。

本发明胶原基生物医用膜材料的制造方法，步骤(2)中共混改性所用的壳聚糖为医用、食品级，脱乙酰度为75％～95％的壳聚糖；聚乙烯醇为1799级经纯化处理后的聚乙烯醇，用去离子水配成所需浓度的溶液。

本发明胶原基生物医用膜材料的制造方法，其步骤(3)中后处理膜所用的碱至少是NaOH，KOH，Na₂CO₃中的一种或两种其质量百分比浓度为0.01％～0.1％，条件是温度15～45℃，时间30～180分钟。

本发明制造的医用胶原膜物理机械性能好，机械强度高，透水汽性和粘附性好，生物相容性好，在体内的降解速度可调，这种材料具有以下特点：

①由于胶原蛋白中所含的微量(5～10mg/kg)的Cr(III)的生理功能和与聚乙烯醇，壳聚糖的作用，赋予目标材料以独特的功能。

②极好的生物相容性，种子细胞诸如内皮细胞、表皮细胞以及成纤维细胞等均可在这种材料上正常生长、增殖和铺展。因而，可以作为可生物降解的组织工程的支架材料。

③具有良好的透水汽性和粘附性，在体液中的稳定性良好。通过调整共混的组分及其比例、适当改变成膜条件等，即可制备各种不同用途的膜材料。

这种胶原基生物医用膜材料有以下用途：

(1)直接用于治疗烧伤、溃疡等；

(2)用作体外细胞培养的支架材料；

(3)用作组织引导再生材料。

本发明具有以下优点：

1、充分利用了制革副废物铬革屑、铬革块，使废弃的动物皮资源得以高值利用，并开辟了新的胶原蛋白资源。

2、为制革副废物找到良好出路，减少了副废物对环境的污染。

3、克服了用动物肌腱、鼠尾腱提取胶原，原料来源短缺，成本昂贵，应用范围窄的致命弱点。

4、充分利用了胶原蛋白中所含的微量的Cr(III)的生理功能和与聚乙烯醇、壳聚糖的相互作用和协同效应，赋予目标材料以独特的功能。克服了用戊二醛交联制膜戊二醛用量较难控制，易形成网状交联的大分子，过量时易引起目标材料发黄，产生毒性，不利于组织细胞的培养生长，量少则又达不到改进胶原性能的缺陷等问题。有专家指出，目前人工皮肤尽管已经应用于临床，但仍然没有完整皮肤的功能。最大的问题是胶原凝胶的收缩，不能抵抗胶原酶的消化，抗感染能力差。

5、具有显著的经济效益和社会环境效益

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明进行具体描述，但必须明确指出的是：以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

①选取铬革块或铬革屑100份，放入常用CO₂超临界流体萃取装置内，于32-34℃，7.2～9.0Mpa下，处理120-140min，回收溶剂，取出处理后的铬革块或铬革屑。将处理过的上述材料用去离子水充分水洗，水洗后用离心机脱水，再经旋刀粉碎机粉碎，制成铬化胶原纤维。取100份铬化胶原纤维，加入300份去离子水，再加0.2～0.8份AS1.398蛋白酶在温度为45℃、pH为7.0-8.5下，处理3.0～5.0小时，提取的胶原蛋白经阳离子交换树脂处理后，在压力为-0.06-0.1Mpa，温度为70-75℃下浓缩至固含量为12～15％备用。

②用2.0％醋酸溶解脱乙酰度为75％-85％的壳聚糖，配制成质量百分比浓度为1.8％～2％的溶液，过滤备用。

③取浓缩后的胶原蛋白液10份，加入上述壳聚糖液20份，在15℃下搅拌30-60min，在20-40℃下脱气15-20h，或在真空度0.06～0.1Mpa下脱气3-8h。脱气后的共混物盛于成膜器中，于20-50℃下干燥，制成厚度为0.01～0.5mm的薄膜。干燥后的膜用0.01％-0.05％NaOH溶液处理0.5～3.0小时，用去离子水洗至中性。在无菌下分割成2×5，或3×4，或2.5×7cm，无菌封装。即为成品。

实施例2：

①选取铬革块或铬革屑100份，放入常用CO₂超临界流体萃取装置内，于38-40℃，14～15.0Mpa下，处理40-50min，回收溶剂，取出处理后的铬革块或铬革屑。将处理过的上述材料用去离子水充分水洗，水洗后用离心机脱水，再经旋刀粉碎机粉碎，制成铬化胶原纤维。取100份铬化胶原纤维，加入400～500份去离子水，再加入1.2～1.5份AS1.398蛋白酶，在温度为50℃、pH7.0-8.5下处理8.0小时，过滤，滤液经阳离子交换树脂处理后，在压力为-0.06-0.1Mpa，温度为80-85℃下浓缩至固含量12％-15％，备用。

②用1.5％醋酸溶解脱乙酰度为85％-95％的壳聚糖，配制成质量百分比浓度为1.8％～2.0％的溶液，过滤备用。

③用去离子水将纯化后的(1799)配制成质量百分比浓度为10％～15％的溶液的溶液备用。

④取浓缩后的胶原蛋白液18份，加入上述壳聚糖液30份，在30℃下搅拌30-60min，再加入3～5份上述PVA溶液，在20-40℃下搅拌30-60min，在20-40℃下脱气15-20h，或在真空度0.06～0.1Mpa下脱气8h。脱气后的共混物盛于成膜器中，于45-50℃下干燥，制成厚度为0.01-0.5mm的薄膜。干燥后的膜用0.01％-0.05％NaOH溶液处理0.5-3.0小时，用去离子水洗至中性。无菌下分割成2×5，或3×4，或2.5×7cm，无菌封装。即为成品。

实施例3：

①选取铬革块或铬革屑100份，放入CO₂超临界流体萃取装置内，于45℃，18.0Mpa下，处理80-90min，回收溶剂，取出处理后的铬革块或铬革屑。将处理过的上述材料用去离子水充分水洗，水洗后用离心机脱水，再经旋刀粉碎机粉碎，制成铬化胶原纤维。取100份铬化胶原纤维，加入500～600份去离子水，再加入2.0份AS1.398蛋白酶，在温度为40℃、pH7.0-8.5下处理12.0小时，过滤，滤液经阳离子交换树脂处理后，在压力为-0.06-0.1Mpa，温度为70℃下浓缩至固含量12％-15％，备用。

②用2.0％醋酸溶解脱酰度为85％-90％的壳聚糖，配制成质量百分比浓度为1.8％～2％的溶液，过滤备用。

③用去离子水将纯化后的PVA(1799)配制成质量百分比浓度为10％～15％的溶液的备用。

④取浓缩后的胶原蛋白液20份，加入上述壳聚糖液40份，在40℃下搅拌30-60min，再加入6～8份上述PVA溶液，在20-40℃下搅拌30-60min，在20-40℃下脱气15-20h，或在真空度0.06～0.1Mpa下脱气3h。脱气后的共混物盛于成膜器中，于50-55℃下干燥，制成厚度为0.01～0.5mm的薄膜。干燥后的膜用0.01％～0.05％的Na₂CO₃溶液处理1.5～3.0小时，用去离子水洗至中性。在无菌下分割成2×5，或3×4，或2.5×7cm，无菌封装。即为成品。

Claims

1、一种胶原基生物医用膜材料的制造方法，包括如下步骤：

(2)取上述胶原蛋白10～20重量份，加入以1.5％～2.0％的醋酸为溶剂配制的1.8％～2.0％的壳聚糖20～40重量份，在15～60℃下搅拌15～60分钟，或再加入10％～15％的聚乙烯醇PVA1～8重量份，在15～60℃下搅拌15～60分钟，将此物料于10～60℃下常压或减压至0.01～0.1Mpa，脱气3～24小时，脱气后的共混物盛于成膜器中，于20～55℃下干燥，制成厚度为0.01～0.5mm的生物医用薄膜，

2、按照权利要求1所述胶原基生物医用膜材料的制造方法，其特征在于步骤(1)中CO₂超临界流体萃取纯化的条件为：温度32～45℃；压力7.2～20.0Mpa；时间40～180分钟。

3、按照权利要求1所述胶原基生物医用膜材料的制造方法，其特征在于步骤(2)中所用的壳聚糖为医用、食品级，脱乙酰度为75％～95％的壳聚糖；聚乙烯醇为1799级经纯化处理后的聚乙烯醇，用去离子水配成所需浓度的溶液。

4、按照权利要求1所述胶原基生物医用膜材料的制造方法，其特征在于步骤(3)中所用的碱至少是NaOH，KOH，Na₂CO₃中的一种或两种，其质量百分比浓度为0.01％～0.1％，条件是：温度15-45℃，时间30～180分钟。