CN1584150A - 胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法。选取健康动物，在屠宰、剥皮后，对生皮进行清洗、脱脂等预处理。然后，利用复合酶皮胶原处理剂以及化学物质对其进行水解、纯化，得到具有良好的生物相容性和生物活性的动物皮胶原。水解动物皮胶原经过进一步纯化后与壳聚糖共混得到胶原基复合医用纤维纺丝原液。该原液可用作制备生物医用膜、手术医疗缝线以及胶原基复合医用纤维材料的原液。

Description

胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法，属于生物医用材料领域。

二、背景技术

胶原蛋白广泛地存在于动物体内，是哺乳动物体内结构组织的主要成分，构成人体大约30％的蛋白质。胶原蛋白具有独特的理化性质和优良的生物相容性、生物活性和可降解性，低免疫性以及止血功能等特性，而且在生物体内容易被吸收、亲水性强、无毒副作用、安全性好，因而，被视为是最有发展前途的天然生物医用材料之一。

长期以来，人们利用动物真皮胶原的性能特点，研究开发出一系列胶原基生物医用材料，如生物敷料、人工皮肤、生物医用膜、止血海绵等，但是，有关胶原基复合医用纤维的报道尚未见到。

利用蛋白质为原料，制造蛋白纤维已有不少报道，如国外将牛奶蛋白质加入到粘胶中纺制纤维，使纤维具有良好的柔软性、手感和染色性、产品的最终用途是毯子、床单、毛巾、婴儿衣裤、手套和非织造布等，该纤维还在卫生护理和医疗领域中对抗甲氧苯青霉素的金黄色葡萄球菌的传播有防护作用(详见TTM，The International textileMagazine 2000：24-25)。在粘胶中纤维素含量8.5％，牛奶蛋白质30.％以及脂肪3.6％一起纺入含H₂SO₄的凝固浴中，拉伸50％，经切断，水洗制成纤维1.95CN/dtex(干态)、断裂伸长15.7％(干态)，具有柔软的手感和回弹性(详见Daina spining JB-192928，2001：7-17)。

国内外用甲壳素作纤维原料纺制纤维使纤维具有某些功能，用于医学和新材料领域的研究更为深入(详见Ka(Pinskip……；Kichin，Kifosan Kenkyu，1999，5(2)P182-183)；Lee Young Moo KR-9615656(1996.11.20)韩；蒋挺大编，《甲壳素》，中国环境科学出版社，北京，1995)。国内对蛋白质纤维的研究有不少报导，但主要是丝蛋白、蛹蛋白、大豆蛋白以及牛奶蛋白等。在“八五”期间，成都科技大学采用蚕丝下脚料，溶解后与PVA共混纺丝，其纤维力学性能和染色性能等优异，后因原料来源和纺丝原液和稳定性较差而停止了研究。

四川宜宾化纤厂采用蚕蛹蛋白与粘胶共粘胶共混纺丝，纺制蛋白改性人造丝，纤维除较普通人造丝颜色发黄外，力学性能均与普通人造丝接近，上海纺织集团技术中心与东华大学合作，将丙烯腈接枝到蚕蛹蛋白上，研制出JC蚕蛹蛋白纤维，通过了技术鉴定，为进一步研究打下了基础。

河南省濮阳华康化学生物工程联合集团公司从豆粕中分离提取大豆蛋白，并与PVA共混纺丝，经缩醛化等后处理制成大豆蛋白纤维。该纤维具有良好的导湿性和吸湿性，可用酸性染料和活性染料染色，颜色接近柞蚕丝，是高档服装用原料。

由上可见，国内外主要是以大豆、牛奶、蚕蛹等天然蛋白质为原料，通过特殊处理制成具有适用性的蛋白纤维，与这些蛋白比较，大豆、牛奶、蚕蛹蛋白分子呈球形，颜色显黄，而且所用原料，资源有限，纺丝原液的稳定性差；纺成纤维的力学性能和尺寸稳定性较差。

利用胶原蛋白制造医用纤维，国内外文献报道甚少。未见有以动物皮胶原为原料制造医用纤维的文献报道。

三、发明内容

本项发明的目的是针对已有技术的不足而提供一种胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法，其特点是利用皮胶原为原料，与壳聚糖、醋酸共混改性制备胶原基复合医用纤维纺丝原液。

本发明的目的是由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数：

胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：选取30-120Kg的健康动物，屠宰，剥皮，刮油后，冷藏备用。

(2)清洗：取冷藏动物皮100份，放入转鼓中加入平平加3.0-30.0份，常温水200-800份、NaCl 5-30份，盖好转鼓门，转动120-240min，控干废液，加入常温水200-800份，转动120-240min，控干废液。

(3)剪毛：利用剪毛机或手工剪去动物皮上的毛。

(4)脱脂：取剪过毛的动物皮100份，放入CO₂超临界流体处理器中，加入Na₂CO₃1.0-15.0份、渗透剂JFC 0.5-2.0份，转动30-240min，加入平平加0.5-10.0份，脱脂剂PT-101 1.0-15.0份，洗衣粉0.5-10.0份，转动30-240min，控干废液。

(5)清洗：将脱脂动物皮放入转鼓中，加入温度为32-40℃的热水200-800份，转动120-240min，控干废液，再加入温度为32-40℃的热水200-800份，转动120-240min，控干废液，如此反复操作2-6次，用离心机脱水。

(6)剪切：先将动物皮分割成小块，然后，用剪切机切成1×1×1cm大小的皮粒，用去离子水冲洗干净后，沥水，低温晾干。

(7)动物皮胶原的提取：取经低温晾干的皮粒100份，放入反应釜中，加入醋酸钠-盐酸缓冲液2000-8000份，浸泡10-20h后，控去上清液，再加入醋酸钠-盐酸缓冲液2000-8000份，调pH值到1.0-4.0，加入复合酶皮胶原处理剂0.3-0.5份，搅拌10-30h，然后离心分离，取上清液，用NaOH调pH值至7.5-8.0，加入NaCl 80-150份，搅拌0.5-2.0h后，静置8-20h，离心分离，取上清液，获得粗提动物皮胶原。

(8)水解皮胶原的纯化：取粗提动物皮胶原100份，放入反应釜中，用常温、经灭菌的双蒸水洗涤10-60min，加入醋酸25-150份，使其溶解，然后进行离心分离，除去不溶物，再用NaOH调节pH值至7.5-8.0，加入NaCl 50-450份，置于温度为5-15℃冷库中，搅拌30-180min，静置6-20h，待其沉淀后进行离心分离，控去上清液，最后将皮胶原溶解在0.05M的柠檬酸或0.5M的醋酸中，再用0.05M柠檬酸或0.5M的醋酸作透析外液，在温度为5-20℃的条件下透析48-72h。然后用130mmol/L的NaCl溶液透析24-36h，获得纯化动物皮胶原。

(9)纺丝原液的制备：取动物皮胶原100份，放入反应釜中，加入0.5M醋酸1500-3500份，使其浓度达到2.5-6.4％，完全溶解，再加入10-20％壳聚糖溶液6000-14000份，搅拌8-16h，获得胶原基复合医用纤维纺丝原液。

本发明胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法中所用动物皮为健康的猪牛、羊家畜的皮。

本发明胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法中所用转鼓为悬挂式木转鼓或者不锈钢转鼓。

胶原蛋白为线性棒状分子，长径比约200，在纺丝拉伸过程中，大分子在纤维中容易取向，形成取向、结晶结构，纤维的力学性能和尺寸稳定性较前者好，特点是纯胶原为白色，纤维底色好，容易染上更鲜艳的各种颜色，消费者更容易接受；胶原蛋白本身存在于动物中，通过化学和物理方法制成真正“人造皮”服装、床上用品、日用品，更容易满足消费者的心理要求和使用效果；特别值得一提的是，胶原基功能纤维是一种可生物降解的纤维，当其制成制品后进入消费并完成全部生命周期废弃后，不会对环境造成危害，是生态性功能纤维。与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

(1)原料来源丰富，价廉物美；

(2)应用CO₂超临界流体处理器对动物皮进行纯化，可以确保提取动物皮胶原的纯度符合医学应用的要求；

(3)选用天然高分子化合物壳聚糖与动物皮胶原复合，并对配方及工艺条件进行优化，使纺丝原液的性能大大改善；

(4)工艺条件易于满足，可操作性强。

本方法所制备的胶原基复合医用纤维纺丝液，其性能能够满足以下应用要求：

a)制备生物医用膜的原液；

b)制作手术医疗缝线的原液；

c)制作胶原基复合医用纤维材料的纺丝原液。

四、具体实施方式

下面通过实施对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，而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的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

(1)原料准备：选取30-120Kg的健康猪，屠宰，剥皮，刮油后，冷藏备用。

(2)清洗：取冷藏猪皮100Kg，放入转鼓中加入平平加3.0Kg，常温水200Kg、NaCl 5.0Kg，盖好转鼓门，转动120min，控干废液，加入常温水200Kg，转动120min，控干废液。

(3)剪毛：利用剪毛机或手工剪去猪皮上的毛。

(4)脱脂：取剪过毛的猪皮100Kg，放入CO₂超临界流体处理器中，加入Na₂CO₃3.0Kg、渗透剂JFC 0.5Kg，转动90min，加入平平加2.0Kg，脱脂剂PT-101 2.0Kg，洗衣粉2.0Kg，转动90min，控干废液。

(5)清洗：将脱脂猪皮放入转鼓中，加入温度为32℃的热水200Kg，转动120min，控干废液，再加入温度为32℃的热水200Kg，转动120min，控干废液，如此反复操作2次，用离心机脱水。

(6)剪切：先将猪皮分割成小块，然后，用剪切机将其切成1×1×1cm大小的皮粒，用去离子水冲洗干净后，沥水，低温晾干。

(7)猪皮胶原的提取：取经低温晾干的皮粒100Kg，放入反应釜中，加入醋酸钠-盐酸缓冲液2000Kg，浸泡10h后，控去上清液，再加入醋酸钠-盐酸缓冲液2000Kg，调pH值到1.5，加入复合酶皮胶原处理剂0.3份，搅拌10h，然后离心分离，取上清液，用NaOH调pH值至7.5-8.0，加入NaCl 80Kg，搅拌0.5h后，静置gh，离心分离，取上清液，获得粗提动物皮胶原。

(8)水解猪皮胶原的纯化：取粗提猪皮胶原100Kg，放入反应釜中，用常温、经灭菌的双蒸水洗涤20min，加入醋酸25Kg，使其溶解，然后进行离心分离，除去不溶物，再用NaOH调节pH值至7.5-8.0，加入NaCl 100Kg，置于温度为5℃的冷库中，搅拌60min，静置6h，待其沉淀后进行离心分离，控去上清液，最后将皮胶原溶解在0.05M的柠檬酸或0.5M的醋酸中，再用0.05M柠檬酸或0.5M的醋酸作透析外液，在温度为5℃的条件下透析48h。然后用130mmol/L的NaCl溶液透析24h，获得纯化猪皮胶原。

(9)纺丝原液的制备：取猪皮胶原100Kg，放入反应釜中，加入0.5M醋酸1500Kg，使其浓度达到2.5-6.4％，完全溶解，再加入10％壳聚糖溶液6000Kg，搅拌8h，获得胶原基复合医用纤维纺丝原液。

实施例2

(1)原料准备：选取30-60Kg的健康山羊，屠宰，剥皮，刮油后，冷藏备用。

(2)清洗：取冷藏山羊皮100Kg，放入转鼓中加入平平加16.0Kg，常温水500Kg、NaCl 17.0Kg，盖好转鼓门，转动180min，控干废液，加入常温水500Kg，转动180min，控干废液。

(3)剪毛：利用剪毛机或手工剪去山羊皮上的毛。

(4)脱脂：取剪过毛的山羊皮100Kg，放入CO₂超临界流体处理器中，加入Na₂CO₃8.0Kg、渗透剂JFC 1.5Kg，转动120min，加入平平加6.0Kg，脱脂剂PT-101 8.0Kg，洗衣粉5.5Kg，转动120min，控干废液。

(5)清洗：将脱脂山羊皮放入转鼓中，加入温度为36℃的热水500Kg，转动180min，控干废液，再加入温度为36℃的热水500Kg，转动180min，控干废液，如此反复操作4次，用离心机脱水。

(6)剪切：先将山羊皮分割成小块，然后，用剪切机切成1×1×1cm大小的皮粒，用去离子水冲洗干净后，沥水，低温晾干。

(7)山羊皮胶原的提取：取经低温晾干的皮粒100Kg，放入反应釜中，加入醋酸钠-盐酸缓冲液5000Kg，浸泡15h后，控去上清液，再加入醋酸钠-盐酸缓冲液5000Kg，调pH值到1.0-4.0，加入复合酶皮胶原处理剂0.4Kg，搅拌20h，然后离心分离，取上清液，用NaOH调pH值至7.5-8.0，加入NaCl 120Kg，搅拌1.5h后，静置14h，离心分离，取上清液，获得粗提山羊皮胶原。

(8)水解山羊皮胶原的纯化：取粗提山羊皮胶原100Kg，放入反应釜中，用常温、经灭菌的双蒸水洗涤40min，加入醋酸90Kg，使其溶解，然后进行离心分离，除去不溶物，再用NaOH调节pH值至7.5-8.0，加入NaCl 250Kg，置于温度为10℃冷库中，搅拌120min，静置12h，待其沉淀后进行离心分离，控去上清液，最后将胶原溶解在0.05M的柠檬酸或0.5M的醋酸中，再用0.05M柠檬酸或0.5M的醋酸作透析外液，在温度为12℃的条件下透析60h。然后用130mmol/L的NaCl溶液透析30h，获得纯化山羊皮胶原。

(9)纺丝原液的制备：取山羊皮胶原100Kg，放入反应釜中，加入0.5M醋酸2500Kg，使其浓度达到2.5-6.4％，完全溶解，再加入15％壳聚糖溶液10000Kg，搅拌12h，获得胶原基复合医用纤维纺丝原液。

实施例3

(1)原料准备：选取30-120Kg的健康黄牛，屠宰，剥皮，刮油后，冷藏备用。

(2)清洗：取冷藏黄牛皮100Kg，放入转鼓中加入平平加30.0Kg，常温水800Kg、NaCl 30Kg，盖好转鼓门，转动240min，控干废液，加入常温水800Kg，转动240min，控干废液。

(3)剪毛：利用剪毛机或手工剪去黄牛皮上的毛。

(4)脱脂：取剪过毛的黄牛皮100Kg，放入CO₂超临界流体处理器中，加入Na₂CO₃15.0Kg、渗透剂JFC 2.0Kg，转动240min，加入平平加10.0Kg，脱脂剂PT-101 15.0Kg，洗衣粉10.0Kg，转动240min，控干废液。

(5)清洗：将脱脂动物皮放入转鼓中，加入温度为40℃的热水800Kg，转动240min，控干废液，再加入温度为40℃的热水800Kg，转动240min，控干废液，如此反复操作6次，用离心机脱水。

(6)剪切：先将黄牛皮分割成小块，然后，用剪切机切成1×1×1cm大小的皮粒，用去离子水冲洗干净后，沥水，低温晾干。

(7)黄牛皮胶原的提取：取经低温晾干的皮粒100Kg，放入反应釜中，加入醋酸钠-盐酸缓冲液8000Kg，浸泡20h后，控去上清液，再加入醋酸钠-盐酸缓冲液8000Kg，调pH值到1.0-4.0，加入复合酶皮胶原处理剂0.5kg，搅拌30h，然后离心分离，取上清液，用NaOH调pH值至7.5-8.0，加入NaCl 150Kg，搅拌2h后，静置20h，离心分离，取上清液，获得粗提黄牛皮胶原。

(8)水解黄牛皮胶原的纯化：取粗提黄牛皮胶原100Kg，放入反应釜中，用常温、经灭菌的双蒸水洗涤60min，加入醋酸150Kg，使其溶解，然后进行离心分离，除去不溶物，再用NaOH调节pH值至7.5-8.0，加入NaCl 450Kg，置于温度为15℃冷库中，搅拌180min，静置20h，待其沉淀后进行离心分离，控去上清液，最后将皮胶原溶解在0.05M的柠檬酸或0.5M的醋酸中，再用0.05M柠檬酸或0.5M的醋酸作透析外液，在温度为20℃的条件下透析72h。然后用130mmol/L的NaCl溶液透析36h，获得纯化黄牛皮胶原。

(9)纺丝原液的制备：取黄牛皮胶原100Kg，放入反应釜中，加入0.5M醋酸3500Kg，使其浓度达到2.5-6.4％，完全溶解，再加入20％壳聚糖溶液14000Kg，搅拌16h，获得胶原基复合医用纤维纺丝原液。

本发明中所用复合酶皮胶原处理剂为成都迪澳胶原高技术有限公司生产、加酶浸灰助剂EA为广东新会皮革化工厂生产、平平加、洗衣粉和渗透剂JFC为上海助剂厂生产，脱脂剂PT-101为桂林洗涤剂厂生产，壳聚糖为成都科龙化工助剂厂生产。其余化学试剂，均为市售的分析纯制剂。

Claims (3)

1.胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于：

(1)原料准备：选取30-120Kg的健康动物，屠宰，剥皮，刮油后，冷藏备用，

(2)清洗：取冷藏动物皮100重量份放入转鼓中，加入平平加3.0-30.0重量份、常温水200-800重量份、NaCl 5-30重量份，盖好转鼓门，转动120-240min，控干废液，加入常温水200-800重量份，转动120-240min，控干废液，

(3)剪毛：利用剪毛机或手工剪去动物皮上的毛，

(4)脱脂：取剪过毛的动物皮100重量份，放入CO₂超临界流体处理器中，加入Na₂CO₃ 1.0-1 5.0重量份、渗透剂JFC 0.5-2.0重量份，转动30-240min，加入平平加0.5-10.0重量份，脱脂剂PT-101 1.0-15.0重量份，洗衣粉0.5-10.0重量份，转动30-240min，控干废液，

(5)清洗：将脱脂动物皮放入转鼓中，加入温度为32-40℃的热水200-800重量份，转动120-240min，控干废液，再加入温度为32-40℃的热水200-800重量份，转动120-240min，控干废液，如此反复操作2-6次，用离心机脱水，

(6)剪切：先将动物皮分割成小块，然后，用剪切机切成1×1×1cm大小的皮粒，用去离子水冲洗干净后，沥水，低温晾干，

(7)动物皮胶原的提取：取经低温晾干的皮粒100重量份，放入反应釜中，加入醋酸钠-盐酸缓冲液2000-8000重量份，浸泡10-20h后，控去上清液，再加入醋酸钠-盐酸缓冲液2000-8000重量份，调pH值到1.0-4.0，加入复合酶皮胶原处理剂0.3-0.5重量份，搅拌10-30h，然后离心分离，取上清液，用NaOH调pH值至7.5-8.0，加入NaCl 80-150重量份，搅拌0.5-2.0h后，静置8-20h，离心分离，取上清液，获得粗提动物皮胶原，

(8)水解皮胶原的纯化：取粗提动物皮胶原100重量份，放入反应釜中，用常温、经灭菌的双蒸水洗涤10-60min，加入醋酸25-150重量份，使其溶解，然后进行离心分离，除去不溶物，再用NaOH调节pH值至7.5-8.0，加入NaCl 50-450重量份，置于温度为5-15℃冷库中，搅拌30-180min，静置6-20h，待其沉淀后进行离心分离，控去上清液，最后将胶原溶解在0.05M的柠檬酸或0.5M的醋酸中，再用0.05M柠檬酸或0.5M的醋酸作透析外液，在温度为5-20℃的条件下透析48-72h。然后用130mmol/L的NaCl溶液透析24-36h，获得纯化动物皮胶原，

(9)纺丝原液的制备：取动物皮胶原100重量份，放入反应釜中，加入0.5M醋酸1500-3500重量份，使其浓度达到2.5-6.4％，完全溶解，再加入10-20％壳聚糖溶液6000-14000重量份，搅拌8-16h，即获得胶原基复合医用纤维纺丝原液。

2.按照权利要求1所述胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于健康动物为猪、牛、羊家畜。

3.按照权利要求1或2所述胶原基复合医用纤维纺丝原液的制备方法，其特征在于转鼓是悬挂式木转鼓或者不锈钢转鼓。