本发明涉及一种仿生大肠及其制备方法，属于仿生
技术领域：
以及生物
技术领域：
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背景技术：
：在食品、药品的研究过程中，客观精确地评定食物、药品在人体内的消化过程对于确定食物组分、药品组分以及它们对人体消化道的作用至关重要。人消化道体外模拟装置(如shime、ividis、tim、dgm、hgs等)是对人的消化系统及其消化环境、消化道内的流体动态行为进行仿生模拟的装置，可模拟不同样品在体外模型中的消化过程以及这些样品对肠道微生物的影响，从而为新型功能性食品的研发提供大量有价值的数据，若将其作为“前测试”来预测活体试验，完全代替或部分代替活体试验，可达到降低成本和时间、提高重复性和准确性的目的，且没有理论限制。因此，人消化道体外模拟装置在对食品、药品，甚至微生物等的研究中越发关键，为食品科学、人类营养学的研究提供了巨大的方便，是小鼠实验或人类志愿者实验所不能比拟的。而模拟消化道(主要包括胃、小肠、大肠)作为人消化道体外模拟装置的主体，其对人真实消化道的仿真程度在整个人消化道体外模拟装置的仿真性能中至关重要。目前，人们通常使用硅胶、乳胶等材料来制作模拟消化道模型，可很好的重现消化道内的消化环境，如无粘性、不溶于水、不与酸碱起反应、耐高低温等。但现有的这些用硅胶、乳胶制作的消化道模型的内部生理结构均为平滑的，不具有磨碎食物的功能，仅仅可真实的模拟一些不需要磨碎的流食(饮料、牛奶等)在胃内的消化状态；而对于固体(米饭、水果、肉等)或半固体(粥、汤等)食物，它们仅仅能体现混合食物的功能，不能够真实的体现胃肠道磨碎、消化食物的功能。并且，这些消化道模型常常被简单的制作为整体结构，例如，用硅胶或乳胶一次性成型成整胃，这些整胃不可以模拟胃窦和胃体之间的“回喷流”功能，导致实验的测定结果不准确。同时，这些由硅胶、乳胶制作的消化道模型在仿真性能，例如硬度、膨胀率、弹性方面实际上并不尽如人意，与人真实的消化道依旧存在一定的差距。因此，急需对仿生消化道进行创新升级以提升其仿真性能、提升其模拟真实人体消化道的消化环境(无粘性、不溶于水、不与酸碱起反应、耐高低温)以及消化道各部位的功能的真实性。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提供了一种仿生大肠及其制备方法。此仿生大肠是通过将基材(硅胶、乳胶或水凝胶中的一种或多种)和辅材(硅油以及固化剂)按照一定的质量比(基材、硅油以及固化剂之间的质量比为100:3～6:1～3)混合后涂抹于医学消化科精准人体肠道解剖模型大肠中制作而成的；此仿生大肠的仿真性能优越(邵尔a硬度为60±5、膨胀率为31±5％、弹性为460±50％)，且具有人真实大肠的形态和生理结构，可真实的模拟人大肠内的消化环境，例如，此仿生大肠的内部具有环形皱褶，可增加肠内表面积，进而可供大肠内微生物菌群更好的消化吸收食物，因此，此仿生大肠可模拟食品、药品、微生物等在消化系统大肠中的真实功能，在食品、药品的研究过程中具有极大的应用前景。本发明的技术方案如下：本发明提供了一种仿生大肠，所述仿生大肠的成分包含基材和辅材；所述基材包含硅胶、乳胶或水凝胶中的一种或多种；所述辅材包含硅油以及固化剂。在本发明的一种实施方式中，所述基材、硅油以及固化剂之间的质量比为100:(3～6):(1～3)。在本发明的一种实施方式中，所述基材、硅油以及固化剂之间的质量比为100:4:2。在本发明的一种实施方式中，所述基材为硅胶。在本发明的一种实施方式中，所述硅胶为透明硅胶或半透明硅胶。在本发明的一种实施方式中，所述固化剂包含正硅酸乙酯、乙烯基三胺、deta氨乙基哌嗪ae、间苯二胺m-pdampd、二氨基二苯基甲烷ddm或ht-972deh-50中的一种或多种。在本发明的一种实施方式中，所述仿生大肠的制备方法为将可塑性材料放入医学消化科精准人体肠道解剖模型大肠中进行建模后对可塑性材料进行固化成型，得到具有真实大肠内部生理结构的大肠模具；按照一定的质量比将制作仿生大肠的基材和辅材进行混合后放入真空机中抽真空排泡，得到仿生大肠原材料；按照一定的厚度将仿生大肠原材料涂抹在大肠模具的表面，静置使涂抹在大肠模具表面的仿生大肠原材料凝固成型，脱去模具，得到仿生大肠；所述基材包含硅胶、乳胶或水凝胶中的一种或多种；所述辅材包含硅油以及固化剂。在本发明的一种实施方式中，所述可塑性材料包含陶土、石蜡、玻璃或钢铁。在本发明的一种实施方式中，所述陶土为软陶泥。在本发明的一种实施方式中，所述仿生大肠的制备方法为将软陶泥放入医学消化科精准人体肠道解剖模型大肠中，用力挤压进行建模，取下人体肠道解剖模型大肠并将软陶泥进行烤制使其固化成型，自然冷却以防止模具快速冷却产生裂缝，得到具有真实大肠内部生理结构的大肠模具；按照一定的质量比将制作仿生大肠的基材和辅材进行混合后放入真空机中抽真空排泡，得到仿生大肠原材料；按照一定的厚度将仿生大肠原材料涂抹在大肠模具的表面，静置使涂抹在大肠模具表面的仿生大肠原材料凝固成型，脱去模具，得到仿生大肠；所述基材包含硅胶、乳胶或水凝胶中的一种或多种；所述辅材包含硅油以及固化剂。在本发明的一种实施方式中，所述医学消化科精准人体肠道解剖模型为真实肠道1:1中空模型。在本发明的一种实施方式中，所述大肠模具的直径为4～5cm，长度为20～30cm。在本发明的一种实施方式中，所述烤制的时间为15～30min。在本发明的一种实施方式中，所述抽真空排泡的条件为真空机负压-0.1～0.09mpa、时间5～10min。在本发明的一种实施方式中，所述抽真空排泡的条件为真空机负压0.09mpa、时间7min。在本发明的一种实施方式中，所述仿生大肠原材料涂抹在大肠模具表面的厚度为1～3mm。在本发明的一种实施方式中，所述仿生大肠原材料涂抹在大肠模具表面的厚度为2mm。在本发明的一种实施方式中，所述静置的时间为2～4h。在本发明的一种实施方式中，所述静置的时间为3h。本发明提供了上述一种仿生大肠的制备方法，所述方法为将可塑性材料放入医学消化科精准人体肠道解剖模型大肠中进行建模后对可塑性材料进行固化成型，得到具有真实大肠内部生理结构的大肠模具；按照一定的质量比将制作仿生大肠的基材和辅材进行混合后放入真空机中抽真空排泡，得到仿生大肠原材料；按照一定的厚度将仿生大肠原材料涂抹在大肠模具的表面，静置使涂抹在大肠模具表面的仿生大肠原材料凝固成型，脱去模具，得到仿生大肠；所述基材包含硅胶、乳胶或水凝胶中的一种或多种；所述辅材包含硅油以及固化剂。在本发明的一种实施方式中，所述可塑性材料包含陶土、石蜡、玻璃或钢铁。在本发明的一种实施方式中，所述陶土为软陶泥。在本发明的一种实施方式中，所述方法为将软陶泥放入医学消化科精准人体肠道解剖模型大肠中，用力挤压进行建模，取下人体肠道解剖模型大肠并将软陶泥进行烤制使其固化成型，自然冷却以防止模具快速冷却产生裂缝，得到具有真实大肠内部生理结构的大肠模具；按照一定的质量比将制作仿生大肠的基材和辅材进行混合后放入真空机中抽真空排泡，得到仿生大肠原材料；按照一定的厚度将仿生大肠原材料涂抹在大肠模具的表面，静置使涂抹在大肠模具表面的仿生大肠原材料凝固成型，脱去模具，得到仿生大肠；所述基材包含硅胶、乳胶或水凝胶中的一种或多种；所述辅材包含硅油以及固化剂。在本发明的一种实施方式中，所述医学消化科精准人体肠道解剖模型为真实肠道1:1中空模型。在本发明的一种实施方式中，所述大肠模具的直径为4～5cm，长度为20～30cm。在本发明的一种实施方式中，所述烤制的时间为15～30min。在本发明的一种实施方式中，所述基材、硅油以及固化剂之间的质量比为100:(3～6):(1～3)。在本发明的一种实施方式中，所述基材、硅油以及固化剂之间的质量比为100:4:2。在本发明的一种实施方式中，所述基材为硅胶。在本发明的一种实施方式中，所述硅胶为透明硅胶或半透明硅胶。在本发明的一种实施方式中，所述固化剂包含正硅酸乙酯、乙烯基三胺、deta氨乙基哌嗪ae、间苯二胺m-pdampd、二氨基二苯基甲烷ddm或ht-972deh-50中的一种或多种。在本发明的一种实施方式中，所述抽真空排泡的条件为真空机负压-0.1～0.09mpa、时间5～10min。在本发明的一种实施方式中，所述抽真空排泡的条件为真空机负压0.09mpa、时间7min。在本发明的一种实施方式中，所述仿生大肠原材料涂抹在大肠模具表面的厚度为1～3mm。在本发明的一种实施方式中，所述仿生大肠原材料涂抹在大肠模具表面的厚度为2mm。在本发明的一种实施方式中，所述静置的时间为2～4h。在本发明的一种实施方式中，所述静置的时间为3h。本发明提供了应用上述一种仿生大肠的制备方法制备得到的仿生大肠。本发明提供了上述一种仿生大肠或上述一种仿生大肠的制备方法或上述制备得到的仿生大肠在模拟人体实际消化系统中的应用。有益效果：(1)本发明的仿生大肠仿真性能优越(邵尔a硬度为60±5、膨胀率为31±5％、弹性为460±50％)，具有人真实大肠的形态和生理结构，可真实的模拟人大肠内的消化环境，例如，此仿生大肠的内部具有环形皱褶，可增加肠内表面积，进而可供大肠内微生物菌群更好的消化吸收食物；(2)本发明的仿生大肠可为动态透明或半透明的，能实现真实且实时的大肠内部消化状态的体外观察；(3)本发明的仿生大肠以硅胶为基材，具有无粘性、不溶于水、不与酸碱起反应、耐高低温等优势，可很好的重现大肠内的消化吸收环境；(4)本发明的仿生大肠可模拟食品、药品、微生物等在消化系统大肠中的真实功能，在食品、药品的研究过程中具有极大的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述。下述实施例中涉及的检测方法如下：肠面积检测方法：s＝2πr1h1+n(π-1)r2h2；其中，s为肠面积，r1为肠半径，h1为肠高，n为肠壁数量，r2为肠壁半径，h2为肠壁高。透明度检测方法：采用目测，观察硅胶是否透明、透亮，有气泡，并拉伸一下硅胶，看是否发白，发白的是不透明的，将大米、玉米等食物放入硅胶内部中，看是否可清晰的看到食物的外观。若可清晰看到食物的表面，则透明度好；若可看到食物的轮廓，则透明度适中；若看不到食物的物象，则透明度差。硬度(邵尔硬度)检测方法：用邵尔硬度计进行测定，以硬度计的压针压在胃的表面，测量压针压入胃表面的深度。膨胀率检测方法：pe＝(w*m/a)×100％；其中，pe为膨胀率，w为总平衡荷重，a为硅胶面积，m为加压设备的杠杆比。弹性检测方法：在拉力试验机上对硅胶进行拉伸测试，测量硅胶轴向伸长量和横向伸长量，直到硅胶断裂为止。c＝(d-d)×100％/d；其中，c为弹性率，d为伸长量，d为硅胶初长量。实施例1：仿生大肠的制备(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径4cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱140℃烤制15分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:5:2的透明硅胶、硅油和固化剂正硅酸乙酯置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约1mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置2小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。实施例2：仿生大肠的制备(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径4.5cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱140℃烤制15分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:4:1的透明硅胶、硅油和固化剂乙烯基三胺置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约2mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置4小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。实施例3：仿生大肠的制备(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径5cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱150℃烤制15分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:6:3的透明硅胶、硅油和固化剂二氨基二苯基甲烷ddm置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约3mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置2小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。对比例1：仿生大肠的制备(无皱褶)(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥揉成表面光滑的长柱体，模具直径4cm，长度30cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱130℃烤制30分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:5:3的透明硅胶、硅油和固化剂正硅酸乙酯置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约2mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置1小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠硅胶模型。对比例2：仿生大肠的制备(混合后硅胶不抽真空)(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径4.5cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱130℃烤制30分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:6:2的透明硅胶、硅油和固化剂正硅酸乙酯置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约2mm；(6)将涂抹均匀的大肠模具静置2小时，使其彻底凝固成型；(7)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。对比例3：仿生大肠的制备(涂涂抹硅胶厚度增加)(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径5cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱150℃烤制15分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:3:3的透明硅胶、硅油和固化剂正硅酸乙酯置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约8mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置2小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。对比例4：仿生大肠的制备(不添加硅油)(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径5cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱150℃烤制15分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:3的透明硅胶和固化剂正硅酸乙酯置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约2mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置2小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。对比例5：仿生大肠的制备(添加甘油)(1)准备陶泥：将软陶泥反复揉捏，得到延展性较好的软陶泥；(2)大肠模具压制：将揉好的软陶泥进行放入医学消化科精准人体大肠解剖模型中，用力挤压，取下人体大肠解剖模型，得到具有真实大肠内部生理结构的软陶泥大肠模具，模具直径5cm，长度25cm；(3)大肠模具烤制成型：将大肠模具放入烤箱150℃烤制15分钟，使大肠模具固化成型，自然冷却，得到仿生大肠模具；(4)准备硅胶：将按100:4:3的透明硅胶、甘油和固化剂正硅酸乙酯置于烧杯中，充分搅拌，混合均匀；(5)将混合均匀的硅胶放入真空机中，负压0.09mpa，抽真空排泡，时间5分钟，得到无气泡硅胶；(6)将上述得到的仿生大肠模具表面均匀涂抹无气泡硅胶，厚度约2mm；(7)将涂抹均匀的大肠模具静置2小时，使其彻底凝固成型；(8)将硅胶脱去大肠模具后，再经过一定的修剪处理，可得到具有大肠生理结构肠壁皱褶的仿生大肠硅胶模型。实施例4：仿生大肠的检测取同长度的人体大肠解剖模型、实施例1-3制备得到的仿生大肠、对比例1-5制备得到的仿生大肠以及国外同类产品(购自美国dragonskin公司的fast6型号的硅胶仿生大肠)进行肠面积、透明度、硬度、膨胀率以及弹性检测，检测结果如表1。由表1可知，本发明的仿生大肠与真实大肠的指标对比较为接近，与国外同类产品对比，指标较优，因此，本发明的仿生大肠可替代真实大肠来预测活体试验，完全代替或部分代替活体试验，达到降低成本和时间、提高重复性和准确性的目的，而且没有理论的限制。表1性能检测结果肠面积透明效果硬度膨胀率弹性人体大肠解剖模型＞600cm2不透明6130％420％实施例1＞600cm2好6031％460％实施例2＞600cm2好5829％430％实施例3＞600cm2好6331％470％对比例1＜200cm2好6430％490％对比例2＞600cm2较差，有气泡5933％430％对比例3＞600cm2差6328％420％对比例4＞600cm2好7110％520％对比例5＞600cm2好5820％550％国外同类产品＜200cm2好3010％1000％虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。当前第1页12