一种低降解速度高强度交联胶原及其制备方法与流程

本发明涉及一种交联胶原的制备方法，具体涉及一种低降解速度高强度交联胶原及其制备方法。

背景技术：

1、胶原蛋白是人体真皮的主要组成部分，是皮肤柔韧性和机械阻力的主要结构，同时其在真皮伤口愈合和重塑过程中能引导和促进细胞的运动。胶原蛋白的丰富化学性质允许其改变物理化学性质，如孔隙度，结晶度，交联密度，以及共聚物底物如糖胺聚糖的浓度等。这些体外特性允许与宿主的相互作用，导致可预测的组织内生长和生物降解速率。基于胶原蛋白的特征，可以被设计为以所需的密度水平结合某些整联蛋白，以便这些生物材料自然地作为细胞附着的支架，促进生长和分化。

2、非交联胶原蛋白在机械操作时易受快速酶消化、收缩和弱化的影响。胶原的分子间和分子内交联键会影响胶原蛋白的生物降解速率。虽然天然存在的胶原蛋白具有多种分子间和分子内交联，但是合成的胶原蛋白仍然需要交联，以增加材料强度并减缓酶降解速度。交联的方法和程度决定了胶原生物材料的强度、吸收率、降解速度以及生物相容性。尽管化学和物理交联方法都可用于提高胶原的机械强度和抗酶解能力，但其中的任何一种方法，其有效性都受到限制。比如化学交联剂，如戊二醛(ga)，是一种较为常用的胶原交联剂，但存在细胞毒性。而物理交联的方式产生的键较弱，导致胶原蛋白缺乏足够的强度和耐久性以供临床使用。

3、胶原物理交联一般是暂时的和可逆的，交联步骤简单快速，缺点是交联密度低，降解速度较快，机械强度较低。文献1(中国专利cn 116102669a)使用壳聚糖季铵盐与1，4-丁二醇缩水甘油醚对胶原进行交联。文献2(中国专利cn 106366333a)使用壳聚糖季铵盐对胶原进行交联。文献3(中国专利cn101648989a)采用戊二醛等化学交联剂对胶原蛋白纤维进行交联，制备得到更长效的胶原蛋白纤维。文献4(中国专利cn109432489a)以edc/nhs为交联剂制备得到快速止血的胶原止血纤维棉。文献5(中国专利cn 108003357a)采用儿茶酚对胶原蛋白进行交联。文献1～5这些胶原的交联，提高了胶原蛋白的稳定性，但是依然存在着降解速度快和强度低的问题。交联胶原的酶降解性以及机械性能，一直是胶原蛋白领域的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低降解速度高强度交联胶原及其制备方法，解决了现有技术降解速度快和强度低的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种低降解速度高强度交联胶原，该胶原是通过对胶原蛋白依次采用两个物理交联和两个化学交联形成的具有多网络交联结构的胶原；所述胶原具有多孔结构；其中，所述两个物理交联是胶原依次进行紫外交联、在真空状态于90～110℃进行干热交联；所述两个化学交联是胶原经所述两个物理交联后，再经1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺在0～10℃进行交联、再与京尼平在0～10℃进行交联。

3、优选地，所述紫外交联时，紫外功率为5～30w，紫外波长为100～400nm，照射时间为30～180min。所述紫外功率低于5w、波长高于400nm、时间低于30min，交联胶原交联度不足，强度低；紫外功率高于5w、波长小于100nm、时间高于180min，交联胶原强度提高，柔韧性下降。

4、优选地，所述真空状态的温度为105℃。提高干热温度和交联温度可以提高胶原交联度，产物强度提高溶胀度下降。所述干热交联的温度高于105℃会造成胶原脱水，柔韧性下降；低于105℃会造成交联度不足，强度低。

5、优选地，所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺的交联温度为4℃。

6、优选地，所述京尼平的交联温度为4℃。

7、优选地，所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺的浓度为2～10mmol/l，所述n-羟基琥珀酰亚胺的浓度为1～5mmol/l。提高1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺的浓度，以及提高反应时间和温度，会提高胶原的交联度，产物强度提高溶胀度下降。

8、优选地，所述京尼平浓度为2～8mmol/l。提高京尼平浓度、反应时间和反应温度，会提高胶原交联度，产物强度提高溶胀度下降。因此，所述两个化学交联的浓度和反应温度均过高，会造成交联胶原强度提高，柔韧性下降；浓度和反应温度均过低会交联胶原交联度不足，强度低。

9、一种如所述的低降解速度高强度交联胶原的制备方法，该方法包含：

10、(1)胶原蛋白被放置在紫外灯下进行紫外交联并翻转，得到紫外交联过的胶原；

11、(2)将紫外交联过的胶原在真空状态下于90～110℃进行干热交联，得到干热交联过的胶原；

12、(3)将干热交联过的胶原于水中溶胀并以3000rpm的速度搅拌均匀，交联胶原浓度为5mg/ml，再加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺于4℃反应，过滤，得到交联过的胶原蛋白；

13、(4)将交联过的胶原蛋白在去离子水中浸泡，滤干，冷冻干燥，得到冻干的胶原蛋白；

14、(5)将冻干的胶原蛋白在水中溶胀并以3000rpm的速度搅拌均匀，再加入京尼平在0～10℃反应，过滤得到交联胶原凝胶；

15、(6)将交联胶原凝胶在去离子水中浸泡，滤干，冷冻干燥处理得到所述低降解速度高强度交联胶原蛋白。

16、优选地，在步骤(4)和(6)中，所述冷冻干燥是将先于-20℃结冰，再于-50℃、真空度为0pa的环境下冻干。

17、本发明提供了一种如所述的低降解速度高强度交联胶原在制备医疗器械领域中的应用。

18、优选地，所述医疗器械包含人工皮肤和止血海绵。

19、本发明的一种低降解速度高强度交联胶原及其制备方法，解决了现有技术降解速度快和强度低的问题，具有以下优点：

20、本发明通过物理化学联合交联的方式对胶原进行交联，采用了四种完全不同的交联反应，构建了一种具有多网络交联结构的交联胶原，且该交联胶原的降解速度较慢，力学性能较好。

技术特征：

1.一种低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，该胶原是通过对胶原蛋白依次采用两个物理交联和两个化学交联形成的具有多网络交联结构的胶原；所述胶原具有多孔结构；

2.根据权利要求1所述的低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，所述紫外交联时，紫外功率为5～30w，紫外波长为100～400nm，照射时间为30～180min。

3.根据权利要求1所述的低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，所述真空状态的温度为105℃。

4.根据权利要求1所述的低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和n-羟基琥珀酰亚胺的交联温度为4℃。

5.根据权利要求1所述的低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，所述京尼平的交联温度为4℃。

6.根据权利要求1所述的低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺的浓度为2～10mmol/l，所述n-羟基琥珀酰亚胺的浓度为1～5mmol/l。

7.根据权利要求1所述的低降解速度高强度交联胶原，其特征在于，所述京尼平浓度为2～8mmol/l。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的低降解速度高强度交联胶原的制备方法，其特征在于，该方法包含：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)和(6)中，所述冷冻干燥是将先于-20℃结冰，再于-50℃、真空度为0pa的环境下冻干。

10.一种如权利要求1-7任一项所述的低降解速度高强度交联胶原在制备医疗器械领域中的应用。

技术总结
本发明公开了一种低降解速度高强度交联胶原及其制备方法，该胶原是通过对胶原蛋白依次采用两个物理交联和两个化学交联形成的具有多网络交联结构的胶原；所述胶原具有多孔结构；所述两个物理交联是胶原依次进行紫外交联、在真空状态于90～110℃进行干热交联；所述两个化学交联是胶原经所述两个物理交联后，再经1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺和N‑羟基琥珀酰亚胺在0～10℃进行交联、再与京尼平在0～10℃进行交联。本发明解决了现有技术降解速度快和强度低的问题。本发明采用了四种完全不同的交联反应，构建了一种具有多网络交联结构的交联胶原，且该交联胶原的降解速度较慢，力学性能较好。

技术研发人员：陶翠鹅,章超雯,陶翠萍
受保护的技术使用者：湖北翎美生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15