一种增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法与流程

文档序号:35271924发布日期:2023-08-30 17:28阅读:85来源:国知局

本发明涉及生物医学材料领域,具体涉及一种复合胶原蛋白海绵。


背景技术:

1、胶原蛋白是动物结缔组织中的主要成分,其在哺乳动物体内占蛋白质总量的25%~30%。胶原蛋白也是生物科技产业最具关键性的原材料之一,在医学材料、化妆品、食品工业等均有着广泛应用。

2、胶原蛋白(也称胶原)是细胞外基质的一种结构蛋白质,普遍存在于动物体的骨、软骨、皮肤、肌腱和韧带中,对机体和脏器起着支持、保护、结合以及形成界隔等作用。除了生物力学方面的以外,还具有诸如信号转导、生长因子与细胞因子的运输等功能。

3、胶原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性,比如低抗原性、在体内易被人体吸收、能促进细胞成活与生长、促进血小板凝结等,在生物医学材料领域获得广泛的应用。特别是在医学领域中,胶原蛋白可制成胶原海绵、胶原膜或人工皮肤等。

4、胶原蛋白与人工合成的生物材料(如聚乳酸、聚羟基乙酸等)相比,热变性温度过低、机体内降解速率过快以及材料机械性能不理想,是天然胶原蛋白的主要不足之处。国内外学者围绕天然胶原蛋白的性能改进开展了大量前沿研究。

5、添加交联剂进行交联反应是增强胶原蛋白的一个方法,但交联剂对于后续的医疗使用具有安全隐患,因此寻找安全的增强胶原蛋白的方法成为一个难题。胶原蛋白的增强不但是要提高机械性能,而且要保留胶原蛋白的优势,即吸收性要好,这可以通过孔隙率和吸水性来衡量。

6、此外,胶原蛋白的动物来源一直是关注点,对于易得的来源普通黄牛骨的应用研究较少。


技术实现思路

1、针对上述问题,本申请的发明人进行了深入的研究,选用常见的黄牛骨作为原料,成功开发出了纳米纤维素增强型牛胶原蛋白。黄牛骨中包含牛骨、牛跟腱或牛蹄筋等,无需分离。纳米纤维素来源于植物,牛胶原蛋白来源于动物,均为天然的高分子材料。纳米纤维素能提供更好的支撑结构,在纳米纤维素和胶原蛋白复合过程中,胶原蛋白沿纳米纤维素长度方向舒长,形成核壳结构,这样既能得到更好的孔隙率、吸收性,又能有较好的机械强度,如拉伸强度。同时,通过本发明设计的胶原蛋白冷冻干燥条件,制备的纳米纤维素增强型牛胶原蛋白海绵外观优良,保留了各项性能。

2、本发明的第一方面,提供了一种增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,包括以下步骤:

3、步骤一:黄牛骨清洗去杂粉碎,用naoh浸泡。

4、步骤二:采用石油醚低温回流脱脂处理。

5、步骤三:使用edta进行脱钙处理,得到脱脂脱钙牛骨粉。

6、步骤四,脱脂脱钙牛骨粉冻干。

7、步骤五:将脱脂脱钙牛骨粉加入胃蛋白酶的乙酸溶液进行酶解处理,离心过滤,获得提取液。

8、步骤六,提取液盐析,透析,获得胶原蛋白凝胶。

9、步骤七:胶原蛋白凝胶与纳米纤维素混合反应,得到纳米纤维素/牛胶原蛋白复合水凝胶。

10、步骤八,冻干,得到增强型牛胶原蛋白海绵

11、优选地,步骤一中,naoh的浓度为0.1~0.3mol/l naoh,浸泡温度为5℃。

12、优选地,步骤二中,低温回流脱脂在50-60℃进行。

13、优选地,步骤三中,乙二胺四乙酸二钠盐的浓度为0.1~0.2mol/l,ph为7.5~7.8。

14、优选地,步骤四中,脱脂脱钙牛骨粉冻干的条件为在-30℃预冻2~4小时,真空干燥10~16h。

15、优选地,步骤五中,胃蛋白酶用量为牛骨粉的300-600u/g脱脂脱钙牛骨粉,ph1.5~2,温度24~26℃,酶解10~14h。

16、优选地,步骤五中,离心条件为5000-6000r/min,离心时间60-70min。

17、优选地,步骤七中,纳米纤维素通过竹溶解浆经酶解、超声波破碎制得。

18、优选地,酶解采用纤维素酶,用量为1200u/g。超声波功率为500w,超声波处理7h。

19、优选地,步骤七中,纳米纤维素与牛胶原蛋白的混合比例为10~50:90~50(绝干质量比)。

20、优选地,步骤八中,纳米纤维素/胶原蛋白复合水凝胶在-40℃预冻10~20h,然后在真空度10~40pa的条件下处理20~30h,得到增强型牛胶原蛋白海绵。

21、本发明的第二方面,提供了一种增强型牛胶原蛋白海绵,其中,所述增强型牛胶原蛋白海绵包括纳米纤维素和牛胶原蛋白作为主要原料,其中,纳米纤维素的含量为10~50%,牛胶原蛋白的含量为50~90%。所述增强型牛胶原蛋白海绵的孔隙率为94~97%,所述增强型牛胶原蛋白海绵的吸水率为3000~4500%,所述增强型牛胶原蛋白海绵的拉伸强度为1500kpa~2500kpa。

22、本发明的第三方面,提供了一种增强型牛胶原蛋白海绵,作为医用生物材料应用于组织工程载体支架、手术缝合线、外科止血、垫辅、护创敷料的制备。

23、本发明相比于现有技术的优势在于,对于普通黄牛骨,成功发现脱脂脱钙牛骨粉在酶解前先冻干,可以为酶解提供低水分和疏松的牛骨粉结构,有利于酶解反应效率,得到的牛胶原蛋白凝胶也更疏松。此外,更重要的是,牛胶原蛋白凝胶与纳米纤维素进行复合反应,纳米纤维素形成支撑结构,进一步提高了胶原蛋白海绵的孔隙率、吸水性和机械强度。



技术特征:

1.一种增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤一中,naoh的浓度为0.1~0.3mol/l naoh,浸泡温度为5℃。

3.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤二中,低温回流脱脂在50-60℃进行。

4.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤三中,乙二胺四乙酸二钠盐的浓度为0.1~0.2mol/l,ph为7.5~7.8。

5.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤四中,脱脂脱钙牛骨粉冻干的条件为在-30℃预冻2~4小时,真空干燥10~16h。

6.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤五中,胃蛋白酶用量为牛骨粉的300-600u/g脱脂脱钙牛骨粉,ph1.5~2,温度24~26℃,酶解10~14h。

7.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤五中,离心条件为5000-6000r/min,离心时间60-70min。

8.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的备方法,其特征在于,步骤七中,纳米纤维素通过竹溶解浆经酶解、超声波破碎制得。

9.如权利要求8所述的增强型牛胶原蛋白海绵的备方法,其特征在于,酶解采用纤维素酶,用量为1200u/g。超声波功率为500w,超声波处理7h。

10.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤七中,纳米纤维素配置为0.5~0.7%的水溶液,与牛胶原蛋白凝胶的混合比例为10~50:90~50(绝干质量比)。混合物放置于60℃的恒温干燥箱里6~10h得到纳米纤维素/胶原蛋白水凝胶。

11.如权利要求1所述的增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,其特征在于,步骤八中,纳米纤维素/胶原蛋白复合水凝胶在-40℃预冻10~20h,然后在真空度10~40pa的条件下处理20~30h,得到增强型牛胶原蛋白海绵。

12.一种根据权利要求1~11的方法制备的增强型牛胶原蛋白海绵,其中,所述增强型牛胶原蛋白海绵包括纳米纤维素和牛胶原蛋白作为主要原料,其中,纳米纤维素的含量为10~50%,牛胶原蛋白的含量为50~90%。所述增强型牛胶原蛋白海绵的孔隙率为94~97%,所述增强型牛胶原蛋白海绵的吸水率为3000~4500%,所述增强型牛胶原蛋白海绵的拉伸强度为1500kpa~2500kpa。

13.如权利要求12所述的增强型牛胶原蛋白海绵,作为医用生物材料应用于组织工程载体支架、手术缝合线、外科止血、垫辅、护创敷料的制备。


技术总结
本发明提供一种增强型牛胶原蛋白海绵的制备方法,使用普通黄牛骨作原料,清洗粉碎,脱脂脱钙,冻干。脱脂脱钙牛骨粉用胃蛋白酶进行酶解,然后通过离心、透析,然后与纳米纤维素复合反应,制得增强型牛胶原蛋白海绵。本发明还提供了一种增强型牛胶原蛋白海绵,其中,纳米纤维素的含量为10~50%,牛胶原蛋白的含量为50~90%。所述增强型牛胶原蛋白海绵的孔隙率为94~97%,吸水率为3000~4500%,拉伸强度为1500KPa~2500KPa。

技术研发人员:何亚清,曹雪华,吴文静,魏东升,王萌,岳述荣
受保护的技术使用者:上海瑞邦生物材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/14
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