去除交联聚合物凝胶中残留交联剂的方法及装置与流程

本发明属于生物材料领域。具体地，本发明涉及一种去除交联聚合物凝胶中残留交联剂的方法及装置。

背景技术：

1、透明质酸广泛存在于人体的结缔组织、真皮、关节、间隙膜及眼玻璃体中，其具有以下重要的生理功能：构成基质，保水，调节渗透压和分子排阻，稳定细胞间结构，调节细胞间溶液的运输，生成和重建组织等。美国食品药品监督管理局(fda)于2003年12月批准透明质酸可用于面部除皱。此后，透明质酸逐步成为最常用的皮肤填充材料。然而透明质酸在皮肤组织中容易降解，其半衰期仅为1～2天。为了延长其体内持续时间，将透明质酸钠的结构进行化学交联修饰，改变其物理性质和流变性，使其对自由基、热和透明质酸酶的降解作用具有更强的抵抗力，但不改变其生物相容性，使其仍可生物降解，无免疫原性。

2、透明质酸钠交联主要是利用交联剂自身存在的基团与透明质酸钠的一个或多个基团(如羧基、羟基和乙酰基)发生反应，使透明质酸钠分子间交联在一起，从而形成三维网络结构，延长降解时间。已知的交联剂有以下几种：1，4-丁二醇二缩水甘油醚(bdde)、二乙烯基砜(dvs)、乙二酸二酰肼(adh)、碳二亚胺(edc)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)等。目前市场上透明质酸钠同类产品的交联剂有bdde和dvs，二者都是通过与透明质酸钠分子上的羟基位点发生交联反应使其交联。其中使用bdde为交联剂的产品有等，使用dvs为交联剂的产品有hylaform、等，行业推荐和普遍使用bdde作为交联剂。然而，交联剂在使用时会存在部分残留，即部分交联剂未参与交联反应。透明质酸钠凝胶中残留的交联剂不能被人体吸收和降解，由于其官能团暴露，在人体内游离时可与dna结合，具有较强的毒性和致癌性，故需要在交联之后去除残留交联剂，并对残留量进行控制。yy/t0962-2021《整形手术用交联透明质酸钠凝胶)》中明确规定交联剂残留量应不大于2μg/g，因此为保证产品的安全性，需要使交联剂的残留量降低到标准值以下。

3、目前常规的去除透明质酸钠凝胶中残留交联剂方法是缓冲溶液溶胀透析、溶剂洗脱、冷冻干燥和过滤等。上述方法均存在耗时长、能耗高、效率低等不足。其中过滤和溶胀透析很难将交联剂去除干净且透析周期长、在工业生产中能耗较高；溶剂洗脱法中有机溶剂对交联剂的去除效果一般，同时在产品中引入新的有机溶剂如丙酮、乙醇、乙酸乙酯等，后续还需对溶剂残留量进行测定，使得工艺更加复杂繁琐；冷冻干燥法的处理时间为一周左右，温度低至-48℃左右，所得产物为交联透明质酸钠凝胶絮状干物质，该法所需时间长，短时间内无法有效除去交联剂，不利于实际生产。

4、综上，目前去除透明质酸钠凝胶中残留交联剂的方法均存在耗时长、能耗高、效率低等问题。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的是提供一种去除交联聚合物凝胶中残留交联剂的方法及装置。与现有技术相比，本发明的方法显著缩短了纯化时间、提高了纯化效率和纯化效果，且不会对交联聚合物凝胶的结构造成影响。

2、本发明的上述目的是通过提供如下的技术方案实现的。

3、一方面，本发明提供了一种去除交联聚合物凝胶中残留交联剂的方法，其包括如下步骤：

4、(1)将交联聚合物凝胶原料进行溶胀处理；

5、(2)将步骤(1)获得的溶胀处理后的交联聚合物凝胶在旋转下进行高温动态漂洗，同时冷凝排出挥发蒸汽，获得去除残留交联剂的交联聚合物凝胶；

6、其中，所述高温为70～100℃，优选为90～100℃；

7、所述动态漂洗在以下条件下进行：旋转速度为50～120rpm，优选为50～100rpm；出液流量为每千克溶胀处理后的交联聚合物凝胶1.6～4.2l/h，优选为1.6～3.4l/h；进液流量为出液流量的1～1.5倍，优选为1倍。

8、本发明的发明人出乎意料地发现，通过特定条件下的高温动态漂洗和高温蒸汽携带双重纯化过程能够彻底去除交联聚合物凝胶内部残留的交联剂。高温动态漂洗过程促进了交联聚合物凝胶内部残留的交联剂分子的不断释出，并随着动态排液实时排出，减少了交联剂分子的富集；同时特定条件下的高温动态漂洗过程形成大量携带交联剂分子的高温蒸汽，这些蒸汽源源不断地进入冷凝通道并回流排出，进一步促进了交联聚合物凝胶内部残留的交联剂分子的排出。

9、在本发明中，术语“动态漂洗”是指在旋转条件下以具有实时进液和实时出液的动态液体漂洗。

10、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中的溶胀处理是通过包括以下步骤的方法进行的：

11、将交联聚合物凝胶原料切割成块状物，然后加入溶胀剂，保持12～48h。

12、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中交联聚合物凝胶原料与溶胀剂的质量比为1∶10～40。

13、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中溶胀剂为pbs缓冲液或生理盐水。

14、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(1)中的pbs缓冲液为ph为7.2～7.6的pbs缓冲液。

15、优选地，在本发明所述的方法中，所述块状物的体积为0.5～1.5em3。

16、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的动态漂洗是在漂洗剂中进行的。

17、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中溶胀处理后的交联聚合物凝胶与漂洗剂的质量比为1∶10～40。在本发明中，所述溶胀处理后的交联聚合物凝胶与漂洗剂的质量比是指加料时二者的比例，此时进液口和出液口处于关闭状态。

18、优选地，在本发明所述的方法中，所述漂洗剂为pbs缓冲液或生理盐水。

19、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的pbs缓冲液为ph为7.2～7.6的pbs缓冲液。

20、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的动态漂洗进行至少3小时，优选为3～6小时。

21、优选地，在本发明所述的方法中，所述步骤(2)中的动态漂洗是在动态漂洗装置中进行的。

22、优选地，在本发明所述的方法中，所述动态漂洗装置为内部设置有筛网转筒的纯化罐。

23、优选地，在本发明所述的方法中，所述方法还包括在步骤(2)之后的步骤(3)：将步骤(2)获得的交联聚合物凝胶研磨制粒，获得交联聚合物凝胶颗粒。

24、优选地，在本发明所述的方法中，所述研磨制粒在以下条件下进行：研磨次数为1～4次，每次研磨时间为30～60min，每次研磨转速为10000～30000rpm。

25、优选地，在本发明所述的方法中，所述研磨制粒是用胶体磨进行的。

26、优选地，在本发明所述的方法中，所述方法还包括在步骤(3)之后的步骤(4)：将所述交联聚合物凝胶颗粒在40～80℃下浓缩至10～30mg/ml，获得浓缩后的交联聚合物凝胶。

27、优选地，在本发明所述的方法中，所述方法还包括在步骤(4)之后的步骤(5)：将步骤(4)获得的浓缩后的交联聚合物凝胶真空封装、灭菌保存。

28、优选地，在本发明所述的方法中，所述灭菌在以下条件下进行：温度为110～130℃，时间为8～30min。

29、优选地，在本发明所述的方法中，所述交联剂选自乙二酸二酰肼、甲基丙烯酸缩水甘油酯、戊二醛、二乙烯基砜、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，2，7，8-二环氧辛烷和碳二亚胺中的一种或几种。

30、优选地，在本发明所述的方法中，所述交联聚合物凝胶原料为交联透明质酸钠凝胶原料。

31、优选地，在本发明所述的方法中，所述交联透明质酸钠凝胶原料是通过包括以下步骤的方法获得的：

32、将交联剂加入ph＞10的碱性溶液中，振荡溶解后，加入透明质酸钠原料，混合均匀后于15～40℃保温4～48h，获得交联透明质酸钠凝胶原料。

33、优选地，在本发明所述的方法中，所述透明质酸钠原料的分子量为0.8×106～3.0×106da。

34、优选地，在本发明所述的方法中，所述碱性溶液中交联剂的质量浓度为0.5～2％。

35、优选地，在本发明所述的方法中，所述碱性溶液中透明质酸钠原料的质量浓度为10～20％。

36、另一方面，本发明提供了一种交联聚合物凝胶，其是通过本发明所述的方法制得的。

37、优选地，在本发明所述的交联聚合物凝胶中，所述交联聚合物凝胶中交联剂含量低于0.12ppm。

38、再一方面，本发明提供了用于实施本发明所述方法的动态漂洗装置，其包括：

39、纯化罐，所述纯化罐内部设置有筛网转筒，顶端设置有蒸汽出口，上部设置有进液口，底端设置有出液口；

40、控温系统，所述控温系统用于调节纯化罐内部温度；

41、冷凝系统，所述冷凝系统用于冷凝并回收纯化罐内部挥发的蒸汽。

42、优选地，在本发明所述的动态漂洗装置中，所述冷凝系统包括：

43、冷凝通道，所述冷凝通道用于冷凝纯化罐内部挥发的蒸汽；

44、冷凝储罐，所述冷凝储罐用于储存冷凝通道冷凝的液体。

45、优选地，在本发明所述的动态漂洗装置中，所述转筒筛网的目数为450-550目，优选为500目。

46、在本发明的具体实施方案中，一种采用本发明的装置去除交联透明质酸钠凝胶中残留交联剂的方法，其包括以下步骤：

47、(1)将交联剂加入ph＞10的碱性溶液中，振荡溶解后，加入透明质酸钠原料，混合均匀后于15～40℃保温4～48h，获得交联透明质酸钠凝胶原料；其中，透明质酸钠原料的分子量为0.8×106～3.0×106da，碱性溶液中交联剂的质量浓度为0.5～2％，碱性溶液中透明质酸钠原料的质量浓度为10～20％；

48、(2)将交联透明质酸钠凝胶原料切割成0.5～1.5cm3的块状物，然后加入ph为7.2～7.6的pbs缓冲液，保持12～48h，获得无色透明块状凝胶；其中，交联透明质酸钠凝胶原料与pbs缓冲液的质量比为1∶10～40；

49、(3)将无色透明块状凝胶转移至纯化罐的不锈钢筛网转筒中，转速设置为50～100rpm，加入10～40倍无色透明块状凝胶重量的ph为7.2～7.6的pbs缓冲液，控温为90～100℃，开启冷凝通道，同时打开进液口和出液口，出液口流量控制为每千克溶胀处理后的交联聚合物凝胶1.6～3.4l/h，进液流量为出液流量的1倍，动态漂洗3～6h；

50、(4)将步骤(3)获得的交联透明质酸钠凝胶用胶体磨研磨制粒，获得交联透明质酸钠凝胶颗粒；研磨制粒在以下条件下进行：研磨次数为1～4次，每次研磨时间为30～60min，每次研磨转速为10000～30000rpm；

51、(5)将交联透明质酸钠凝胶颗粒于40～80℃下浓缩至10～30mg/ml，获得浓缩后的交联透明质酸钠凝胶；

52、(6)将步骤(5)获得的浓缩后的交联透明质酸钠凝胶用真空灌装至预灌封注射器中，在110～130℃下灭菌8～30min，包装，获得透明质酸钠凝胶产品。

53、本发明具有如下有益效果：

54、(1)本发明通过高温动态漂洗和高温蒸汽携带双重纯化过程彻底去除交联聚合物凝胶内部残留的交联剂分子。与现有技术相比，本发明的方法显著缩短了纯化时间、提高了纯化效率和纯化效果。

55、(2)本发明的纯化方法不会对交联聚合物凝胶结构造成影响，且通过本发明的方法制得的交联聚合物凝胶中交联剂含量低于0.12ppm，保障了产品后续使用中的安全性。

56、(3)本发明的动态漂洗装置中，交联聚合物凝胶在筛网转筒中受力不断转动翻转，促进了漂洗过程中交联聚合物凝胶与漂洗液的充分接触，确保了漂洗效果，同时又避免了动态漂洗装置内搅拌等机械作用对交联聚合物凝胶本身造成剪切，从而维持了凝胶块的完整性。