专利名称：明胶球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置的制作方法
明胶球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置技术领域：
本发明属于一种应用于生物医学领域的球状颗粒材料的制备技术，具体涉及 一种天然聚合物明胶球形多孔颗粒材料的制备方法。二、背景技术现有技术明胶是一种将胶原三螺旋结构转化为无规则链而获得的蛋白质，是一种热水 可溶的多肽混合物，因而具有生物可降解性及良好的生物相容性。由于具有良好 的成膜性，明胶在口服药品的胶囊中得到广泛应用；同时，明胶还具有活化巨噬 细胞和止血作用，可用于制造伤口包扎、止血材料和人造皮肤，以及硬组织修复 用填充材料。除用来制备块体多孔支架外，明胶也可用于制备颗粒形填充材料。。微球材料具有很多不规则颗粒所没有的优异性能，如高的流动性、高的堆积 密度、不易团聚、填充后不易引起应力集中等。目前，在牙根管和拔牙窝的充填、 牙周病所致牙槽骨吸收的修复、牙槽嵴增高、颌骨骨囊腔填塞、萎縮性鼻炎充填、 乳突腔充填、整形(如鞍鼻美容)及以人体骨骼其它部位的骨缺损充填中，微球 颗粒填充材料得到广泛应用。聚合物基微球颗粒有多种制备方法，常用的有乳化 -化学交联法、乳化-溶剂蒸发法及喷雾干燥法。应用这些方法制备的微球直径分 布范围较大，填充密度大，应用于组织填充时，颗粒间的孔隙过少，不利于新生 组织的长入。三、发明内容本发明针对上述技术缺陷，提供了一种制备具有均一分布颗粒直径的明胶球 形多孔颗粒材料的制备方法。本发明的技术方案为一种明胶球形多孔颗粒材料，所述的明胶球形多孔颗粒材料的球形颗粒，粒径为小0.8 4mm，颗粒本体内部为孔径小于150nm的微孔， 微孔之间互通，明胶球形多孔颗粒材料的孔隙率为80 95%。一种制备所述的明胶球形多孔颗粒材料的制备方法，制备步骤为 第一步，以蒸馏水配制质量浓度为5 20%的明胶溶液，搅拌使明胶完全溶解；第二步，将第一步制备好的明胶溶液从加料口加入储料罐，通过压力表和压 力控制阀控制储料罐中的压力为0.08 0.5MPa，以保证明胶溶液从管径为小0.5 3mm的导液管以10 60滴/min的速度均匀流出。从导液管流出的明胶溶液在管 口处长大到约(j)0.8 4mm的近球形颗粒后滴落，在下落过程中，由于表面张力的 作用形成球状，而后滴入保温容器内的温度为-(10 20)'C的冷凝液中冷凝，形成 球形度好、粒径均一的明胶球形多孔颗粒材料。根据表面张力公式wig = 2;r r<r式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；CT为表面张力；g为重力加速度。当 明胶溶液的密度和粘度一定时，在无外界干扰的条件下，该法可以制备出球形度 好、粒径均一的球形颗粒。第三步，将第二步冷凝后的球形颗粒分离、冷冻干燥；将冷冻干燥后的球形 颗粒放入质量浓度为0.25 2.5%的交联剂交联处理，然后用无水乙醇清洗，得到 明胶球形多孔颗粒材料。所述的冷凝液为二甲基硅油或植物油。所述的交联剂为 甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一种。制备所述的明胶球形多孔颗粒材料的装置，由储料罐和保温容器组成，在 储料罐顶部设有加料口，在储料罐上还设有压力表，压力表与压力控制阀连接， 在储料罐的底部设有导液管，在导液管上设有流量控制阀，在导液管下方设有保 温容器。有益效果本发明制备的明胶球形多孔颗粒材料-:(1) 在颗粒本体内部含有大量的互通微孔，形成三维网状立体结构，这种颗 粒具有较高的比表面积，有利于细胞的粘附的组织液的流动；(2) 明胶颗粒具有均一的粒径分布，不需要筛分处理即可得到具有相同粒径 的颗粒材料；因为根据表面张力公式附g = 2;r /"C7式中W为液滴质量；r为毛细管外半径；O"为表面张力；g为重力加速度。当胶原溶液的密度和粘度一定时，在无外界干扰的条件下，该法可以制备出球形 度好、粒径均一的球形颗粒。P)因为根据本方法制备的明胶球形颗粒材料的粒径均一性好，而相同粒径 的球形颗粒材料，充填后颗粒间空隙率最大，所以本发明的明胶球形颗粒材料充 填后有利于组织液的流动和细胞的迁移生长。四、说明书附图图l球形颗粒成形装置示意图。装置主要由加料口l、压力表2、压力控制阀3、储料罐4、流量控制阔5、 导液管6、冷凝液7和保温容器8组成。图2为明胶球形多孔颗粒的照片。图3为明胶球形多孔颗粒的内部孔隙照片。五具体实施例方式
实施例l:(1) 用恒温水浴加热蒸馏水至6(TC，将明胶加入蒸馏水中搅拌使其充分溶 解，配制为质量浓度为5%的明胶溶液；(2) 如
图1所示，将配制好的明胶溶液从加料口 1加入储料罐4，通过压力 表2和压力控制阀3控制储料罐4中的压力为0.08MPa，以保证明胶溶液从 小0.5mm导液管6均匀流出，通过流量控制阀5控制流速为10滴/min。从导液管 6流出的明胶溶液在管口处长大到(()0.8mm的近球形颗粒后滴落，在下落过程中， 由于表面张力的作用形成球状，而后滴入保温容器8内的冷凝液7中冷凝，冷凝 液的温度为-10'C，形成球形颗粒。冷凝液为二甲基硅油。(3) 冷凝后的微球分离，并在-5。C的温度冷冻干燥处理8h;冷冻干燥后的球 形颗粒先放入质量浓度为0.25%的戊二醛溶液交联处理3h，再用无水乙醇清洗， 得到明胶球形多孔颗粒材料，如图2所示，颗粒的球形度好，粒径均一，粒径为 0.8mm、如图3所示，颗粒的孔隙率高，孔隙率为80%，孔互通，形成三维网状 立体结构。实施例2:(1) 用恒温水浴加热蒸馏水至6(TC，将明胶加入蒸馏水中搅拌使其充分溶 解，配制为质量浓度为20%的明胶溶液；(2) 将配制好的明胶溶液从加料口 1加入储料罐4，通过控制储料罐4中的压 力为0.5MPa，以保证明胶溶液从(()3mm导液管6均匀流出。从导液管6流出的 明胶溶液在管口处长大到小4mm的近球形颗粒后滴落，在下落过程中，由于表面 张力的作用形成球状，而后滴入保温容器8内的冷凝液7中冷凝，冷凝液的温度 为-2(TC，形成球形颗粒。冷凝液为植物油。(3) 冷凝后的微球分离，并在-l(TC的温度冷冻干燥处理24h;冷冻干燥后的 球形颗粒先放入质量浓度为2.5。/。的甲醛溶液交联处理24h，再用无水乙醇清洗， 得到明胶球形多孔颗粒材料。实施例3:(1) 用恒温水浴加热蒸馏水至60°C，将明胶加入蒸馏水中搅拌使其充分溶 解，配制为质量浓度为12%的明胶溶液；(2) 将配制好的明胶溶液从加料口 1加入储料罐4，通过控制储料罐4中的压 力为0.28MPa，以保证明胶溶液从(M.25mm导液管6均匀流出。从导液管6流出 的明胶溶液在管口处长大到())2.3mm的近球形颗粒后滴落，在下落过程中，由于 表面张力的作用形成球状，而后滴入保温容器8内的冷凝液7中冷凝，冷凝液的 温度为-15'C，形成球形颗粒。冷凝液为二甲基硅油。(3) 冷凝后的微球分离，并在-7'C的温度冷冻干燥处理18h;冷冻干燥后的 球形颗粒先放入质量浓度为1.25%的乙二醛溶液交联处理12h，再用无水乙醇清 洗，得到明胶球形多孔颗粒材料。
权利要求
1.一种明胶球形多孔颗粒材料，其特征在于所述的明胶球形多孔颗粒材料的球形颗粒，粒径为φ0.8～4mm，颗粒本体内部为孔径小于150μm的微孔，微孔之间互通，明胶球形多孔颗粒材料的孔隙率为80～95％。
2. —种制备如权利要求1所述的明胶球形多孔颗粒材料的制备方法，其特征在 于，制备步骤为第一步，以蒸馏水配制质量浓度为5 20%的明胶溶液，搅拌使明胶完全溶解；第二步，将第一步制备好的明胶溶液从管径为(()0.5 3mm的管子，以10 60 滴/min的速度均匀流出，滴入温度为-10 20'C的冷凝液中冷凝，形成球形颗粒；第三步，将第二步冷凝后的球形颗粒分离、冷冻干燥；将冷冻干燥后的球形 颗粒放入质量浓度为0.25 2.5%的交联剂交联处理，然后用无水乙醇清洗，得到 明胶球形多孔颗粒材料。
3. 如权利要求2所述的明胶球形多孔颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述的 冷凝液为二甲基硅油或植物油。
4. 如权利要求2所述的明胶球形多孔颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述的 交联剂为甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一种。
5. 制备如权利要求1所述的明胶球形多孔颗粒材料的装置，其特征在于，所述的 装置由储料罐(4)和保温容器(8)组成，在储料罐(4)顶部设有加料口 (1)， 在储料罐(4)上还设有压力表(2)，压力表(2)与压力控制阀(3)连接，在 储料罐(4)的底部设有导液管(6)，在导液管(6)上设有流量控制阀(5)， 在导液管下方设有保温容器(8)。
全文摘要
本发明涉及一种明胶球形多孔颗粒材料及其制备方法和装置。制备步骤为第一步，以蒸馏水配制明胶溶液；第二步，将明胶溶液从加料口加入储料罐，控制储料罐中的压力为0.08～0.5MPa，以保证明胶溶液从管径为φ0.5～3mm的导液管以10～60滴/min的速度均匀流出。从导液管流出的明胶溶液在管口处长大到约φ0.8～4mm的近球形颗粒后滴落，而后滴入保温容器内的温度为-(10～20)℃的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒径均一的明胶球形多孔颗粒材料。第三步，将第二步冷凝后的球形颗粒分离、冷冻干燥；交联处理，清洗，得到明胶球形多孔颗粒材料。这种球形颗粒材料具有均一的粒径分布，内部含有大量的互通微孔，具有较高的比表面积，可在组织修复和药物缓释中得到应用。
文档编号A61L27/56GK101401962SQ20081023507
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者储成林, 卓 张, 林萍华, 浦跃朴, 盛晓波, 董寅生, 超 郭 申请人:东南大学