本发明公开了一种医用胶原蛋白复合多孔支架的制备方法，属于医用支架制备
技术领域：
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背景技术：
：胶原蛋白是一种非常重要的蛋白质，对于人体皮肤、血管、骨骼、筋腱、牙齿和软骨的形成具有重要作用，是这些结缔组织的主要物质基础。普通人对于胶原蛋白的认知大多停留在食品保健层面，将其作为提高免疫力、延缓衰老的保健用品。而对于医学研究人员来说，胶原蛋白在医疗领域的应用潜力更加巨大，尤其是胶原蛋白支架技术，更是拥有十分广阔的前景。作为一种仿生应用的理想材料，胶原蛋白具有很强的伸张能力，可用做实验室或临床中组织再生的重要材料。多孔结构的胶原蛋白可作为“支架”，使依附其上的细胞和组织以一种预定的形式生长，最终变成与所需人体组织极其相似的组织。这即是所谓的胶原蛋白支架技术。目前临床上治疗关节软骨损伤主要采用自体或同种异体软骨移植，但存在供区损伤、新形成组织综合性能欠佳等缺陷。组织工程学的快速发展为软骨损伤修复提供了新思路。目前，大量研究者致力于寻求一种具有优良孔隙、力学性能佳、生物相容性好的三维多孔支架材料。在众多材料中，丝素蛋白和胶原蛋白作为天然生物材料是研究热点。丝素蛋白具有良好的生物相容性；胶原蛋白是骨软骨组织的天然成分，来源于牛等动物的肌腱中，其本身结构序列中含有氨基酸和蛋白结构序列，可促进细胞黏附和蛋白表达。胶原蛋白降解速度快，但是力学强度不足，极易碎裂。目前的胶原蛋白支架还存在力学性能不佳的问题，因此还需对其进行研究。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统胶原蛋白支架孔隙率低、力学性能不佳的问题，提供了一种医用胶原蛋白复合多孔支架的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：（1）将磷脂与溶剂按质量比为1：40～1：50搅拌溶解，再经减压浓缩，得浓缩液；（2）将浓缩液与缓冲液按体积比为1：20～1：25混合后超声分散，再经冻融循环3～5次，得混合液；（3）将镁丝打磨后切割成镁丝短纤，再将镁丝短纤依次用丙酮、无水乙醇和水超声清洗，并将洗涤后的镁丝短纤与氧化混合液按质量比为1：5～1：10加热反应，过滤，洗涤，得预处理镁丝短纤；（4）将预处理镁丝短纤与混合液按质量比为1：10～1：15混合后，保温浸渍，过滤，洗涤，得改性镁丝短纤；（5）按重量份数计，依次取20～30份胶原蛋白，150～200份水，10～15份改性镁丝短纤，20～30份预处理羟基磷酸钙，搅拌混合后，移入孔板中，冷藏2～4h后，冷冻8～12h，再经真空冷冻干燥，得干燥支架坯料；（6）将干燥支架坯料依次用无水乙醇和氢氧化钠溶液浸泡，再用去离子水洗涤，即得医用胶原蛋白复合多孔支架。步骤（1）所述磷脂为蛋黄卵磷脂或大豆卵磷脂中任意一种。步骤（1）所述溶剂为氯仿、甲醇和三乙胺按质量比为10：7：1配置而成。步骤（2）所述缓冲液为ph为7.2～7.4的磷酸缓冲液。步骤（3）所述镁丝为直径为0.02～0.04mm，长度为8～10cm。步骤（3）所述氧化混合液是由柠檬酸、双氧水和水按质量比为1：1：8配置而成。步骤（5）所述预处理羟基磷酸钙预处理过程为：将纳米羟基磷酸钙与质量浓度为2.0～2.2g/l多巴胺溶液混合后，用氢氧化钠溶液调节ph至8.0～8.2，超声振荡45～60min，过滤，洗涤，得预处理羟基磷酸钙。步骤（5）所述孔板为12孔板、24孔板或96孔板中的任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明技术方案以自制的多孔结构的改性镁丝短纤为基底，在利用氧化混合液进行处理过程中，首先，弱酸性的环境可对镁丝进行微腐，使镁丝呈现多孔结构，另外，在氧化环境下，镁丝表面及孔隙结构中可形成氧化膜，从而有利于磷脂分子的沉积，磷脂双分子层在体系中的形成，一方面，可使预处理羟基磷酸钙通过多巴胺的桥接作用良好分散吸附于体系磷脂分子层表面，另一方面，磷脂分子与胶原蛋白具有优异的相容性，磷脂分子本身带有负电荷，可与胶原蛋白产生静电吸附，使胶原蛋白固定于体系中，从而使体系中镁丝、磷脂分子、胶原蛋白分子及纳米羟基磷灰石形成有机整体，使体系力学性能得到有效提升，再者，磷脂具有亲水亲油两种基团，因此在体系中可起到乳化降粘作用，而使胶原蛋白可在基体表面良好的润湿铺展，且在搅拌过程中，可使空气以微小气泡形式分散于体系中，在体系内部形成乳液，在冷冻干燥过程中，乳液气泡中气体随水分挥发，并在体系内部形成多孔结构，进一步提升体系内部孔隙率；（2）本发明技术方案中，镁丝的使用，一方面可作为基体提高体系的力学性能，另一方面，镁和羟基磷酸钙可作为人体骨组织生长的诱导因子，有利于骨组织的再生，且本发明产品中采用原料大部分为可降解原料，不会对人体造成不良影响。具体实施方式按质量比为1：10～1：15将纳米羟基磷酸钙与质量浓度为2.0～2.2g/l多巴胺溶液倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，用质量分数为6～8%氢氧化钠溶液调节ph至8.0～8.2，再将烧杯移入超声振荡仪，于超声频率为45～55khz条件下，超声振荡45～60min，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，得预处理羟基磷酸钙；将磷脂与溶剂按质量比为1：40～1：50搅拌溶解，得磷脂液，并将所得磷脂液转入旋转蒸发仪，于温度为75～80℃，压力为500～600kpa条件下，减压浓缩4～6h，得浓缩液；将所得浓缩液与缓冲液按体积比为1：20～1：25混合后，于超声频率为55～60khz条件下，超声分散2～3h，得分散液，并将所得分散液移入冰箱中，于温度为-20～-18℃条件下冷冻4～6h后，自然解冻6～8h，如此冷冻解冻循环3～5次，得混合液；将镁丝用金相砂纸打磨后，切割成长度为3～5mm镁丝短纤，再将所得镁丝短纤依次用丙酮、无水乙醇和水超声清洗，设定超声清洗频率为45～55khz，单次洗涤30～45min，得洗涤镁丝短纤，再将洗涤镁丝短纤与氧化混合酸液按质量比为1：5～1：10混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～50℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应10～15min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，得预处理镁丝短纤；按质量比为1：10～1：15将预处理镁丝短纤与混合液混合，于温度为55～60℃条件下，保温浸渍8～12h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3～5次，得改性镁丝短纤；按重量份数计，依次取20～30份胶原蛋白，150～200份水，10～15份改性镁丝短纤，20～30份预处理羟基磷酸钙，倒入混料机中，于转速为800～1200r/min条件下，搅拌混合3～5h后，将混料机中物料移入孔板中，并将孔板于温度为2～4℃条件下冷藏2～4h，再将冷藏后的孔板于温度为-20～-18℃条件下冷冻3～5h，再经真空冷冻干燥，出料，得干燥支架坯料；再将干燥支架坯料用无水乙醇浸泡3～5h后，继续用质量分数为20%氢氧化钠溶液浸泡6～8h，得碱浸支架坯料，再用去离子水洗涤碱浸支架坯料直至洗涤液呈中性，即得医用胶原蛋白复合多孔支架。所述磷脂为蛋黄卵磷脂或大豆卵磷脂中任意一种。所述溶剂为氯仿、甲醇和三乙胺按质量比为10：7：1配置而成。所述缓冲液为ph为7.2～7.4的磷酸缓冲液。所述镁丝为直径为0.02～0.04mm，长度为8～10cm。所述氧化混合液是由柠檬酸、双氧水和水按质量比为1：1：8配置而成。所述孔板为12孔板、24孔板或96孔板中的任意一种。实例1按质量比为1：15将纳米羟基磷酸钙与质量浓度为2.2g/l多巴胺溶液倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，用质量分数为8%氢氧化钠溶液调节ph至8.2，再将烧杯移入超声振荡仪，于超声频率为55khz条件下，超声振荡60min，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，得预处理羟基磷酸钙；将磷脂与溶剂按质量比为1：50搅拌溶解，得磷脂液，并将所得磷脂液转入旋转蒸发仪，于温度为80℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩6h，得浓缩液；将所得浓缩液与缓冲液按体积比为1：25混合后，于超声频率为60khz条件下，超声分散3h，得分散液，并将所得分散液移入冰箱中，于温度为-18℃条件下冷冻6h后，自然解冻8h，如此冷冻解冻循环5次，得混合液；将镁丝用金相砂纸打磨后，切割成长度为5mm镁丝短纤，再将所得镁丝短纤依次用丙酮、无水乙醇和水超声清洗，设定超声清洗频率为55khz，单次洗涤45min，得洗涤镁丝短纤，再将洗涤镁丝短纤与氧化混合酸液按质量比为1：10混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应15min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，得预处理镁丝短纤；按质量比为1：15将预处理镁丝短纤与混合液混合，于温度为60℃条件下，保温浸渍12h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼5次，得改性镁丝短纤；按重量份数计，依次取30份胶原蛋白，200份水，15份改性镁丝短纤，30份预处理羟基磷酸钙，倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合5h后，将混料机中物料移入孔板中，并将孔板于温度为4℃条件下冷藏4h，再将冷藏后的孔板于温度为-18℃条件下冷冻5h，再经真空冷冻干燥，出料，得干燥支架坯料；再将干燥支架坯料用无水乙醇浸泡5h后，继续用质量分数为20%氢氧化钠溶液浸泡8h，得碱浸支架坯料，再用去离子水洗涤碱浸支架坯料直至洗涤液呈中性，即得医用胶原蛋白复合多孔支架。所述磷脂为蛋黄卵磷脂。所述溶剂为氯仿、甲醇和三乙胺按质量比为10：7：1配置而成。所述缓冲液为ph为7.4的磷酸缓冲液。所述镁丝为直径为0.04mm，长度为10cm。所述氧化混合液是由柠檬酸、双氧水和水按质量比为1：1：8配置而成。所述孔板为12孔板。实例2按质量比为1：15将纳米羟基磷酸钙与质量浓度为2.2g/l多巴胺溶液倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，用质量分数为8%氢氧化钠溶液调节ph至8.2，再将烧杯移入超声振荡仪，于超声频率为55khz条件下，超声振荡60min，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，得预处理羟基磷酸钙；将镁丝用金相砂纸打磨后，切割成长度为5mm镁丝短纤，再将所得镁丝短纤依次用丙酮、无水乙醇和水超声清洗，设定超声清洗频率为55khz，单次洗涤45min，得洗涤镁丝短纤，再将洗涤镁丝短纤与氧化混合酸液按质量比为1：10混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应15min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，得预处理镁丝短纤；按重量份数计，依次取30份胶原蛋白，200份水，15份预处理镁丝短纤，30份预处理羟基磷酸钙，倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合5h后，将混料机中物料移入孔板中，并将孔板于温度为4℃条件下冷藏4h，再将冷藏后的孔板于温度为-18℃条件下冷冻5h，再经真空冷冻干燥，出料，得干燥支架坯料；再将干燥支架坯料用无水乙醇浸泡5h后，继续用质量分数为20%氢氧化钠溶液浸泡8h，得碱浸支架坯料，再用去离子水洗涤碱浸支架坯料直至洗涤液呈中性，即得医用胶原蛋白复合多孔支架。所述溶剂为氯仿、甲醇和三乙胺按质量比为10：7：1配置而成。所述缓冲液为ph为7.4的磷酸缓冲液。所述镁丝为直径为0.04mm，长度为10cm。所述氧化混合液是由柠檬酸、双氧水和水按质量比为1：1：8配置而成。所述孔板为12孔板。实例3将磷脂与溶剂按质量比为1：50搅拌溶解，得磷脂液，并将所得磷脂液转入旋转蒸发仪，于温度为80℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩6h，得浓缩液；将所得浓缩液与缓冲液按体积比为1：25混合后，于超声频率为60khz条件下，超声分散3h，得分散液，并将所得分散液移入冰箱中，于温度为-18℃条件下冷冻6h后，自然解冻8h，如此冷冻解冻循环5次，得混合液；将镁丝用金相砂纸打磨后，切割成长度为5mm镁丝短纤，再将所得镁丝短纤依次用丙酮、无水乙醇和水超声清洗，设定超声清洗频率为55khz，单次洗涤45min，得洗涤镁丝短纤，再将洗涤镁丝短纤与氧化混合酸液按质量比为1：10混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应15min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，得预处理镁丝短纤；按质量比为1：15将预处理镁丝短纤与混合液混合，于温度为60℃条件下，保温浸渍12h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼5次，得改性镁丝短纤；按重量份数计，依次取30份胶原蛋白，200份水，15份改性镁丝短纤，倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合5h后，将混料机中物料移入孔板中，并将孔板于温度为4℃条件下冷藏4h，再将冷藏后的孔板于温度为-18℃条件下冷冻5h，再经真空冷冻干燥，出料，得干燥支架坯料；再将干燥支架坯料用无水乙醇浸泡5h后，继续用质量分数为20%氢氧化钠溶液浸泡8h，得碱浸支架坯料，再用去离子水洗涤碱浸支架坯料直至洗涤液呈中性，即得医用胶原蛋白复合多孔支架。所述磷脂为蛋黄卵磷脂。所述溶剂为氯仿、甲醇和三乙胺按质量比为10：7：1配置而成。所述缓冲液为ph为7.4的磷酸缓冲液。所述镁丝为直径为0.04mm，长度为10cm。所述氧化混合液是由柠檬酸、双氧水和水按质量比为1：1：8配置而成。所述孔板为12孔板。实例4将磷脂与溶剂按质量比为1：50搅拌溶解，得磷脂液，并将所得磷脂液转入旋转蒸发仪，于温度为80℃，压力为600kpa条件下，减压浓缩6h，得浓缩液；将所得浓缩液与缓冲液按体积比为1：25混合后，于超声频率为60khz条件下，超声分散3h，得分散液，并将所得分散液移入冰箱中，于温度为-18℃条件下冷冻6h后，自然解冻8h，如此冷冻解冻循环5次，得混合液；将镁丝用金相砂纸打磨后，切割成长度为5mm镁丝短纤，再将所得镁丝短纤依次用丙酮、无水乙醇和水超声清洗，设定超声清洗频率为55khz，单次洗涤45min，得洗涤镁丝短纤，再将洗涤镁丝短纤与氧化混合酸液按质量比为1：10混合倒入烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应15min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣直至洗涤液呈中性，得预处理镁丝短纤；按质量比为1：15将预处理镁丝短纤与混合液混合，于温度为60℃条件下，保温浸渍12h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼5次，得改性镁丝短纤；按重量份数计，依次取30份胶原蛋白，200份水，15份改性镁丝短纤，30份羟基磷酸钙，倒入混料机中，于转速为1200r/min条件下，搅拌混合5h后，将混料机中物料移入孔板中，并将孔板于温度为4℃条件下冷藏4h，再将冷藏后的孔板于温度为-18℃条件下冷冻5h，再经真空冷冻干燥，出料，得干燥支架坯料；再将干燥支架坯料用无水乙醇浸泡5h后，继续用质量分数为20%氢氧化钠溶液浸泡8h，得碱浸支架坯料，再用去离子水洗涤碱浸支架坯料直至洗涤液呈中性，即得医用胶原蛋白复合多孔支架。所述磷脂为蛋黄卵磷脂。所述溶剂为氯仿、甲醇和三乙胺按质量比为10：7：1配置而成。所述缓冲液为ph为7.4的磷酸缓冲液。所述镁丝为直径为0.04mm，长度为10cm。所述氧化混合液是由柠檬酸、双氧水和水按质量比为1：1：8配置而成。所述孔板为12孔板。将实例1至4所得胶原蛋白支架进行性能检测，具体检测方法如下：孔隙率：采用改良液体位移法测定支架材料孔隙率。具体步骤：选用带有刻度的试管，加入体积为v1的无水乙醇；将干燥支架样本切成合适大小浸入其中5min，负压脱气至支架无气泡逸出，记录此时乙醇体积（浸没支架）为v2；轻轻取出支架样品，剩余乙醇体积为v3。按以下公式计算支架孔隙率：（v1－v3）/（v2－v3）×100%。力学性能：于37℃每组取3个干燥支架样本浸于ph7.4的0.01mol/lpbs液中24h至平衡。采用instron5865力学试验机进行支架压缩力学性能测试，采用0.5hz正弦波形，预载荷0.1n，最大压缩应变10%，循环3次，得出支架的弹性模量参数具体检测结果如表1所示：表1检测内容实例1实例2实例3实例4孔隙率/%96.260.694.693.0弹性模量/kpa33.525.421.618.7由表1检测结果可知，本发明所得胶原蛋白支架具有较高的孔隙率和弹性模量。当前第1页12