專利名稱：一種膠原海綿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物材料的制備，特別涉及一種膠原海綿及其制備方法，該膠原海綿 適用于但不限于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膠原是動物體內(nèi)分布最廣、含量最豐富、種類較多的纖維蛋白質(zhì)家族，存在于各種 器官組織中的膠原約占人體蛋白質(zhì)總量的30%以上。作為細胞外基質(zhì)的主要成分，膠原被 視為最有用的生物材料。膠原抗原性低、可生物降解、易吸收、無毒、生物相容性好，而且具 有止血作用，在組織修復中扮演著重要角色。已知，將膠原海綿用于人工皮膚移植在創(chuàng)傷處，借助其適于細胞生長的多孔結(jié)構(gòu) 和膠原本身在組織修復中起的作用，可以促進細胞繁殖進而加快組織愈合速度。傳統(tǒng)的 膠原海綿多是通過將膠原溶液冷凍干燥制得，不進行交聯(lián)處理或用戊二醛等化學交聯(lián)劑交 聯(lián)。未進行交聯(lián)的膠原海綿降解太快而且強度不夠；戊二醛等化學交聯(lián)劑的殘留毒性會嚴 重影響細胞生長和組織再生，從而影響治療效果。中國發(fā)明專利公開說明書CN101066469A提供了一種膠原多孔海綿的制備方法。 該發(fā)明將膠原與殼聚糖的乙酸溶液按比例混合，控制冷凍干燥工藝，得到多孔膠原蛋白海 綿。但該工藝未對膠原進行交聯(lián)處理，得到的海綿的降解速率和機械強度在實際應用中很 受限制。中國發(fā)明專利申請公開說明書CN1416907A提供的醫(yī)用膠原海綿的制備方法是將 膠原溶液與甘油混合，冷凍干燥得到海綿狀材料，再將其在100-15(TC下固定得到醫(yī)用膠原 海綿。該方法實現(xiàn)膠原交聯(lián)的方法是熱交聯(lián)法，會導致膠原變性，影響其生物活性。中國發(fā)明專利申請公開說明書CN101005865A提供了兩種膠原海綿的制造方法， 旨在通過簡易工藝達到高合格率。該發(fā)明用乙酸/鹽酸調(diào)節(jié)膠原溶液的PH后添加氯仿，冷 凍膠原發(fā)泡液，干燥得到膠原海綿，再用戊二醛溶液熏蒸得到交聯(lián)膠原海綿；另一種方法是 將含有戊二醛的膠原稀釋液冷凍干燥得到膠原海綿。該方法雖然實現(xiàn)了膠原海綿的交聯(lián)， 但其中使用的發(fā)泡劑和戊二醛交聯(lián)劑會在材料中殘留，這些化學試劑將嚴重影響膠原的生 物相容性。中國發(fā)明專利公開說明書CN1587391A中提供的膠原海綿膜的制備方法是將膠原 與6-硫酸軟骨素溶液先冷凍干燥，再于105°C干燥制得膠原海綿膜，將此膜浸入戊二醛溶 液中實現(xiàn)交聯(lián)。雖然有水洗過程，但未反應的戊二醛不可能完全除去，不可避免地會影響制 品的組織相容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在摒棄使用大量有毒化學劑的傳統(tǒng)工藝，提供一種采用綠色合成工藝獲 得的膠原海綿，其生物相容性好、結(jié)構(gòu)均勻性好。本發(fā)明的另一目的在于提供一種膠原海綿的制備方法，該方法采用輻射交聯(lián)后再進行冷凍干燥，制備過程同時進行了滅菌，避免了制備過程引起的安全問題。用此方法可獲 得生物相容性更好、結(jié)構(gòu)均勻性更好、降解速率和力學強度可調(diào)的膠原海綿。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題，采用以下技術(shù)方案一種膠原海綿，不含有化學交聯(lián)劑，孔隙率在90%以上，是通過先對膠原水溶液進 行輻射交聯(lián)，然后進行冷凍干燥制備而成。所述膠原海綿中還可以含有水溶性天然聚多糖，膠原蛋白與水溶性天然聚多糖的 重量比為9 1 1 9，優(yōu)選為8 2 4 6。所述水溶性天然聚多糖可選自蘆薈多糖、羧甲基殼聚糖、羥丙基殼聚糖、海藻酸 鈉、海藻酸丙二醇酯、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基羥丙基纖維素中的一種或 多種。所述膠原海綿中還可以含有生長因子和/或藥物以促進傷口愈合與組織再生，生 長因子和藥物的含量根據(jù)具體應用要求而定。所述生長因子可選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的成纖維生長因子、人表皮生長因子等 可以促進皮膚組織再生修復的生長因子。所述藥物可選擇本領(lǐng)域常用的消毒劑、抗生素、燒燙傷藥、抗栓塞劑等藥物，使之 具有相應的輔助治療作用，其用量可采用本領(lǐng)域常規(guī)用量。本發(fā)明膠原海綿的制備方法是將膠原蛋白單獨或與其它組分共混制成膠原水溶 液，然后密封包裝進行輻射交聯(lián)成膠原水凝膠，再進行冷凍干燥得到膠原海綿。所述膠原水溶液中膠原蛋白的重量百分濃度為0. 2% -10%，優(yōu)選為0. 75% 1.5%。所述膠原蛋白一般是分子量大于3000的膠原蛋白。所述其它組分包括但不限于水 溶性天然聚多糖、生長因子和藥物。在膠原水溶液中，膠原蛋白與水溶性天然聚多糖的比例 為9 1 1 9，優(yōu)選為8 2 4 6 ；生長因子的含量一般為0.001% 0.02% (重 量)；藥物含量根據(jù)藥物的種類和使用范圍而定。所述的輻射交聯(lián)為采用Y射線、電子束或紫外線進行輻射交聯(lián)。所述的輻射交聯(lián)采用Y射線或電子束時，輻照劑量為3 125kGy，優(yōu)選為3 30kGy。所述的輻射交聯(lián)為紫外線時，波長為200-400nm，功率為1. 11 135mW/cm2，工作 距離為l_20cm，輻照時間為30分鐘 M小時。所述冷凍干燥的溫度在-10 -80°C，優(yōu)選-20 _60°C。如果必要的話，可將多孔膠原海綿粉碎、篩分，得到不同粒徑的顆粒狀膠原海綿。本發(fā)明的膠原海綿，可用作止血敷料、燒創(chuàng)傷敷料、潰瘍敷料等。多孔膠原材料也 可以作為組織工程支架，促進細胞增殖、組織修復。在本發(fā)明得到的膠原海綿上覆蓋具有透 水性的高分子薄膜，形成透水調(diào)節(jié)層，這種雙層結(jié)構(gòu)可用于大面積全層皮膚損傷，作為人工 真皮。本發(fā)明得到的膠原海綿也可用于腹壁修復，起到防粘連的作用，在整形外科手術(shù)中亦 可作為組織填充物等用途。膠原海綿顆?？勺鳛樗ㄈ麆┯糜诟鞣N介入治療，如子宮肌瘤、血 管瘤、動靜脈畸形、惡性腫瘤及各種大出血的動脈栓塞治療等。利用本發(fā)明提供的方法得到的膠原海綿沒有化學試劑殘留，具有更好的生物相容 性和結(jié)構(gòu)均勻性。成纖維細胞在本發(fā)明的膠原多孔支架上生長情況良好，2天增殖率大于 100%。
本發(fā)明的膠原海綿及其制備方法至少具有下列優(yōu)點及有益效果(1)本發(fā)明采用天然大分子膠原，而且溶劑中沒有加入乙酸等有皮膚刺激性的物 質(zhì)。(2)用水溶性天然聚多糖改性膠原，可以增加膠原海綿的溶脹性能和柔韌性，并可 促進肉芽生長，對其作為敷料應用很關(guān)鍵。(3)用輻射交聯(lián)技術(shù)代替用戊二醛等化學交聯(lián)技術(shù)，可以避免產(chǎn)品的化學試劑殘 留毒性，同時起到滅菌的作用。(4)本發(fā)明選用的膠原分子量比較大，在低濃度可取得很好的交聯(lián)效果。(5)用輻射交聯(lián)技術(shù)得到的多孔材料，具有更好的結(jié)構(gòu)均勻性，有利于皮膚組織細 胞的粘附與皮膚組織再生。(6)用輻射技術(shù)得到的膠原多孔材料抗酶降解能力和力學強度顯著提高，而且可 以通過控制制備工藝進行調(diào)節(jié)。(7)控制冷凍干燥工藝可調(diào)控多孔材料的孔徑。(8)該過程的可控性很好，得到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)均勻性也較化學交聯(lián)法的好，作為生物 醫(yī)用材料具有獨特的優(yōu)勢。


圖1是實施例6所制備的膠原海綿的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面通過實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例1將5g含水膠原(含水約98% )與5g水混合，用脫泡攪拌機攪拌均勻，得到固含量 為的水溶液。將水溶液裝入試管，脫除氣泡，封口后用鈷-60γ射線輻照25kGy，得到膠 原水凝膠。將此膠原水凝膠在-60°C冷凍干燥，得到膠原海綿。實施例2將含水膠原(含水約98% )裝入試管，脫除氣泡，封口后置于波長為2Mnm，功率 為1. 66mff/cm2紫外裝置下，工作距離為5cm，輻照4小時，得到膠原水凝膠。將此膠原水凝 膠在_20°C冷凍干燥，得到膠原海綿。實施例3將1克含水膠原(含水約98%)與9g水混合，用脫泡攪拌機攪拌均勻，得到固含 量為0. 2%的水溶液。將水溶液裝入試管，脫除氣泡，封口后用電子束輻照125kGy，得到膠 原水凝膠。將此膠原水凝膠在-60°C冷凍干燥，得到膠原海綿。實施例4將0. 1克羧甲基纖維素、20克含水膠原(含水約98% )混合，用脫泡攪拌機攪拌 均勻后裝入試管，脫除氣泡，封口后用鈷-60 Y射線輻照50kGy，得到膠原-羧甲基纖維素水 凝膠。將此膠原-羧甲基纖維素水凝膠在-60°C冷凍干燥，得到海綿。實施例5將含水膠原(含水約98%)裝入試管，脫除氣泡，封口后用鈷-60γ射線輻照5kGy，得到膠原水凝膠，測定其壓縮模量約30kPa，在0. lmg/ml膠原蛋白酶溶液中，一個小 時的質(zhì)量損失率約70%。將此膠原水凝膠在_60°C冷凍干燥，得到多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膠原海 綿。實施例6將含水膠原(含水約98%)裝入試管，脫除氣泡，封口后用鈷-60Y射線輻照 15kGy，得到膠原水凝膠，測定其壓縮模量約35kPa，在0. lmg/ml膠原蛋白酶溶液中，一個小 時的質(zhì)量損失率約20%。將此膠原水凝膠在_20°C冷凍干燥，得到多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膠原海 綿，如圖1所示。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種膠原海綿，不含有化學交聯(lián)劑，孔隙率在90%以上，是通過對膠原水溶液進行 輻射交聯(lián)，然后冷凍干燥制備而成。
2.如權(quán)利要求1所述的膠原海綿，其特征在于，所述膠原海綿中含有水溶性天然聚多 糖，其中膠原蛋白與水溶性天然聚多糖的重量比為9 1 1 9。
3.如權(quán)利要求2所述的膠原海綿，其特征在于，所述水溶性天然聚多糖選自蘆薈多糖、 羧甲基殼聚糖、羥丙基殼聚糖、海藻酸鈉、海藻酸丙二醇酯、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維 素和羧甲基羥丙基纖維素中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的膠原海綿，其特征在于，所述膠原海綿中含有生長因子和/或藥物。
5.一種膠原海綿的制備方法，將膠原蛋白單獨或與其它組分共混制成膠原水溶液，然 后密封包裝進行輻射交聯(lián)成膠原水凝膠，再冷凍干燥得到膠原海綿。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述膠原水溶液中膠原蛋白的重量百 分濃度為0. 2% -10%，所述膠原蛋白的分子量大于3000。
7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述其它組分是水溶性天然聚多糖、 生長因子和/或藥物，其中，在膠原水溶液中，膠原蛋白與水溶性天然聚多糖的比例為 9 1 1 9 ；生長因子的重量百分含量為0.001% 0.02%。
8.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述輻射交聯(lián)為采用γ射線、電子束或 紫外線進行輻射交聯(lián)。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，采用γ射線或電子束輻射交聯(lián)的輻 照劑量為3 125kGy ；采用紫外線輻射交聯(lián)的紫外線波長為200-400nm，功率為1. 11 135mW/cm2，工作距離為l_20cm，輻照時間為30分鐘 24小時。
10.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述冷凍干燥的溫度在-10 -80°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種膠原海綿及其制備方法。該膠原海綿不含有化學交聯(lián)劑，孔隙率在90％以上，是通過對膠原水溶液進行輻射交聯(lián)，然后冷凍干燥制備而成，在交聯(lián)的同時進行了滅菌，避免了制備過程引起的生物安全問題。通過本發(fā)明方法制備的膠原海綿沒有化學試劑殘留，具有更好的生物相容性和結(jié)構(gòu)均勻性，且降解速率和力學強度可調(diào)，可用作敷料、組織工程支架、人工組織成分、組織填充物、栓塞劑等生物醫(yī)用材料。
文檔編號A61L15/32GK102068714SQ201110022008
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者張向梅, 許零 申請人:北京大學