專利名稱：一種仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)用膠原組織修復材料，具體涉及一種具有致密層和疏松層 仿生結構的膠原基組織修復材料的制備方法。本發(fā)明可應用于各種因組織壞死或腫瘤切除 等造成的局部硬、軟組織的缺損的修復。
背景技術：
膠原作為作為一種天然高分子材料，在引導組織修復再生領域越來越多的受到國 內外專家學者的重視。這主要是由于膠原是細胞外基質的主要成分，具有良好的生物相容 性，能促進細胞的粘附、增殖和分化。在某些應用過程中，膠原組織修復材料不僅要能成功 引導細胞生長，更重要的是作為一種物理屏障，提供一個穩(wěn)定的空間供新生組織生長，同時 阻止周邊組織細胞的長入，從而達到促進缺損區(qū)組織重建的目的。這就需要膠原組織修復 膜材料具有一種既有疏松表面又有致密表面的仿生結構。通常來講，動物組織的結構都存 在由表及里的梯度變化，不同的結構具有不同的生理作用。如軟組織皮膚由表皮、真皮及皮 下組織三部分組成。表皮薄而致密，構成皮膚的保護層。而皮下組織厚而疏松的結締組織 等構成，起到儲能和緩沖作用。因此，本發(fā)明以仿生學為出發(fā)點，模仿生物組織的梯度變化 結構制備仿生型膠原材料，此材料將較有利于各種軟硬組織的修復，如皮膚，角膜，骨及軟 骨等。目前關于膠原膜的制備方法中，多數(shù)需要采用兩種不同的原材料。這樣雖然可以 延長材料的降解時間，但由于非膠原類的材料生物相容性較差，不免會降低整個材料的質 量和修復效果。所以本發(fā)明要避免引入第二種材料，通過其他方法改善膠原膜的降解性能， 使膠原膜的降解速度與新生組織的生長速度相匹配，達到良好的修復效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種簡單有效的制備仿生型改性膠 原組織修復材料的方法。由于組織缺損之后，缺損組織周邊細胞與缺損組織細胞生長速度 不同，所以依靠自身修復能力并不能達到生理性修復。此時，需要一種膜材料作為屏障，隔 離不同生長速度的細胞，防止缺損組織周邊細胞優(yōu)先長入受損組織區(qū)域，從而為缺損組織 細胞的生長提供一個良好的空間環(huán)境。本發(fā)明的膜材料一面相對致密，可以有效阻隔缺損 組織周邊細胞優(yōu)先長入組織受損區(qū)域；另一面相對疏松，有利于生長相對較慢的受損組織 細胞生長，最終達到修復受損組織的目的。本發(fā)明采用專利號為200510057437. X的一種堿溶脹-酸酶解方法從從牛筋腱中 提取I型膠原，經過凍干、壓制、涂覆、交聯(lián)再凍干等工藝制備出仿生型改性膠原組織修復 材料。其中一面結構致密，具有良好的阻隔受損組織周邊細胞的作用；另一面結構疏松，在 組織修復過程有利于缺損組織細胞在材料上的生長。該仿生型改性膠原組織修復材料的 組織相容性好、抗原性低、韌性好、易于操作，降解時間可調控，具有良好的引導組織再生能 力。
一種仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法，步驟如下(1)配制膠原的乙酸溶液，將膠原的乙酸溶液在_20°C -80°C下預凍24小時以上， 真空冷凍干燥得到膠原海綿；(2)將膠原海綿在100°C 160°C，真空下反應4 24小時，再在交聯(lián)劑中浸泡4 24小時，洗滌后，-20°C -80°C下預凍24小時以上，冷凍干燥；壓制成型，即得到仿生型改 性膠原組織修復材料的疏松層；(3)在疏松層表面涂覆膠原的乙酸溶液或含有交聯(lián)劑的膠原的乙酸溶液，干燥后， 即在仿生型改性膠原組織修復材料的疏松層上形成致密層；(4)封裝后滅菌，得到仿生型改性膠原組織修復材料。步驟(1)所述膠原的乙酸溶液配制好后還可以加入無機粉體。所述無機粉體為無機鈣磷粉體、有羥基磷灰石、生物活性玻璃或磷酸三鈣。所述無 機粉體與膠原干重的質量比為1 100 1 2。所述膠原的乙酸溶液中膠原的質量體積濃度為5. 0 7. Omg/ml。步驟(2)所述交聯(lián)劑為1-乙基_3 (3-二甲基氨丙基)碳化二亞胺和N-羥基丁二 酰亞胺的水溶液，所述1-乙基_3 (3-二甲基氨丙基)碳化二亞胺中與N-羥基丁二酰亞胺 的摩爾比為2. 5 1。步驟(2)所述交聯(lián)劑為戊二醛溶液，其質量分數(shù)為0. 25%。所述膠原為從牛肌腱中提取的I型膠原。步驟⑷所述封裝之前還可以再在100°C 120°C真空下反應24小時。步驟(3)所述交聯(lián)劑為1-乙基-3(3-二甲基氨丙基)碳化二亞胺和N-羥基丁 二酰亞胺的混合物，所述1-乙基_3 (3-二甲基氨丙基)碳化二亞胺(EDC)與N-羥基丁二 酰亞胺(NHS)的摩爾比為4 1 ；所述含有交聯(lián)劑的膠原的乙酸溶液中膠原干重與1-乙 基-3(3-二甲基氨丙基)碳化二亞胺的質量比為6 1。與國內外現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明制備了具有仿生型雙層結構的膠原組織修復材料。(2)本發(fā)明采用涂覆、干燥工藝，保證了致密層的致密結構。(3)本發(fā)明的成型工藝簡單有效，成本低，利于規(guī)模生產。


圖1是仿生型改性膠原組織修復材料的斷面掃描電鏡圖像(X 100)圖2是仿生型改性膠原組織修復材料的致密面掃描電鏡圖像(X 1000)圖3是仿生型改性膠原組織修復材料的疏松面掃描電鏡圖像(X 1000)
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步地說明，但本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于 提到的實施例表示的范圍。本發(fā)明實施例I型膠原的制備方法采用專利號為200510057437. X具體實施方式
中記載的一種堿溶脹_酸酶解方法從從牛筋腱中提取I型膠原。實施例1
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具有仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法，步驟如下(1)將I型膠原以3%體積分數(shù)的乙酸溶液配制成7mg/ml的膠原-乙酸溶液；(2)將步驟(1)中的膠原-乙酸溶液澆鑄于塑料模具中，-60°C預凍一天(24小 時)，_80°C真空冷凍干燥，得到55mmX 15mmX 12mm的膠原海綿；(3)將步驟(2)凍干的膠原海綿置于真空干燥箱，在120°C真空熱交聯(lián)反應24h，停 止加熱后保持真空狀態(tài)冷卻至室溫再取出樣品；(4)熱交聯(lián)后的膠原海綿再在4°C的EDC和NHS的混合溶液中浸泡12小時，以促 進進一步的化學交聯(lián)。此混合溶液中EDC的濃度為14mM，NHS的濃度為5. 6mM, EDC與NHS 的摩爾比為2. 5 1 ；化學交聯(lián)后棄去EDC和NHS的混合溶液，去離子沖洗10遍，-60°C預 凍1天，-80°C真空冷凍干燥；(5)用IOMpa的壓力將凍干的膠原海綿壓制成膜，厚度約為0. 3mm即得仿生型改性 膠原組織修復材料的疏松層；(6)在步驟(5)的疏松層上涂覆預先加入EDC-NHS交聯(lián)劑的膠原的乙酸溶液lml。 其中膠原干重與EDC質量比為6 1，EDC與NHS摩爾比為4 1 ；膠原的乙酸溶液的濃度為 6mg/ml, -80°C真空冷凍干燥，即在仿生型改性膠原組織修復材料的疏松層上形成致密層。(7)將形成致密層的材料置于真空干燥箱，再在110°C真空下反應24小時，將樣品 干燥、裁剪、封裝，Y -射線照射滅菌，即得仿生型改性膠原組織修復材料。實施例1制得的膠原膜如圖1 3所示。圖1是膠原膜的斷面圖，可以看出膠原膜 兩層結構差異較大，疏松層空隙較大，利于細胞生長，致密層十分密實，可以阻隔細胞長入。 圖2是膠原膜的致密面，表面平整光滑，結構密實。圖3是膠原膜的疏松面，表面粗糙。本 發(fā)明的膜材料一面相對致密，可以有效阻隔缺損組織周邊細胞優(yōu)先長入組織受損區(qū)域；另 一面相對疏松，有利于生長相對較慢的受損組織細胞生長，最終達到修復受損組織的目的。實施例2具有仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法，步驟如下(1)將I型膠原以3 %的乙酸溶液配制成5mg/ml的膠原溶液；(2)將步驟(1)中的膠原-乙酸溶液澆鑄于塑料模具中，在-60°C條件下預凍一 天，_80°C真空冷凍干燥48h，得到規(guī)格為55mmX 15mmX 15mm的膠原海綿；(3)將步驟(2)凍干的膠原海綿置于真空干燥箱，在100°C真空熱交聯(lián)反應24h。 停止加熱后保持真空狀態(tài)冷卻至室溫再取出樣品；(4)熱交聯(lián)后的膠原海綿在4°C的EDC和NHS的混合溶液中浸泡12小時。其中EDC 的濃度為12mM，NHS的濃度為4. 8mM。交聯(lián)后棄去EDC-NHS溶液，去離子沖洗10遍，-60°C 預凍1天，-80°C真空冷凍干燥。(5)用IOMpa的壓力將干燥的膠原海綿壓制成膜，厚度約為0. 5mm,即得仿生型改 性膠原組織修復材料的疏松層；(6)在步驟(5)的疏松層上均勻涂覆7mg/ml膠原的乙酸溶液1. 5ml，_80°C真空冷 凍干，即在仿生型改性膠原組織修復材料的疏松層上形成致密層；(7)將樣品干燥、裁剪成所需形狀，封裝后用Y-射線照射滅菌。實施例3具有仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法，步驟如下
(1)將I型膠原以3%的乙酸溶液配制成6mg/ml的膠原-乙酸溶液，加入生物活 性玻璃粉體，其中生物活性玻璃與膠原的質量比為1 4;(2)將步驟(1)中的膠原-乙酸溶液澆鑄于塑料模具中，-60°C預凍一天，-80°C真 空冷凍干燥，得到55mmX 15mmX 12mm的膠原海綿；(3)將步驟(2)凍干的膠原海綿置于真空干燥箱，在110°C真空熱交聯(lián)反應24h，停 止加熱后保持真空狀態(tài)冷卻至室溫再取出樣品；(4)熱交聯(lián)后的膠原海綿再在4°C條件下0. 25% (質量分數(shù))的戊二醛溶液浸泡 4小時。交聯(lián)后棄去戊二醛溶液，去離子沖洗10遍左右，_60°C預凍1天，_80°C真空冷凍干 燥； (5)用IOMpa的壓力將凍干的膠原海綿壓制成膜，厚度約為0. 3mm,即得仿生型改 性膠原組織修復材料的疏松層；(6)在步驟(5)的疏松層上涂覆預先加入EDC-NHS交聯(lián)劑的膠原的乙酸溶液lml。 其中膠原與EDC質量比為6 1，EDC與NHS摩爾比為4 1 ；膠原的乙酸溶液的濃度為6mg/ ml, _80°C真空冷凍干燥，即在仿生型改性膠原組織修復材料的疏松層上形成致密層；(7)將樣品干燥、裁剪、封裝，Y -射線照射滅菌，即得仿生型改性膠原組織修復材 料。
權利要求
一種仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)配制膠原的乙酸溶液，將膠原的乙酸溶液在 20℃～ 80℃下預凍24小時以上，真空冷凍干燥得到膠原海綿；(2)將膠原海綿在100℃～160℃，真空下反應4～24小時，再在交聯(lián)劑中浸泡4～24小時，洗滌后， 20℃～ 80℃下預凍24小時以上，冷凍干燥；壓制成型，即得到仿生型改性膠原組織修復材料的疏松層；(3)在疏松層表面涂覆膠原的乙酸溶液或含有交聯(lián)劑的膠原的乙酸溶液，干燥后，即在仿生型改性膠原組織修復材料的疏松層上形成致密層；(4)封裝后滅菌，得到仿生型改性膠原組織修復材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述膠原的乙酸溶液配制好 后加入無機粉體。
3.根據(jù)權利要求2的制備方法，其特征在于，所述無機粉體為無機鈣磷粉體、有羥基磷 灰石、生物活性玻璃或磷酸三鈣。所述無機粉體與膠原干重的質量比為1 100 1 2。
4.根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征在于，所述膠原的乙酸溶液中膠原的質量體 積濃度為5. 0 7. Omg/ml。
5.根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述交聯(lián)劑為1-乙 基-3 (3- 二甲基氨丙基)碳化二亞胺和N-羥基丁二酰亞胺的水溶液，所述1-乙基_3 (3- 二 甲基氨丙基)碳化二亞胺中與N-羥基丁二酰亞胺的摩爾比為2. 5 1。
6.根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述交聯(lián)劑為戊二醛溶液， 其質量分數(shù)為0.25%。
7.根據(jù)權利要求1或2的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述交聯(lián)劑為1-乙 基-3 (3- 二甲基氨丙基)碳化二亞胺和N-羥基丁二酰亞胺的混合物，所述1-乙基_3 (3- 二 甲基氨丙基)碳化二亞胺與N-羥基丁二酰亞胺的摩爾比為4 1;所述含有交聯(lián)劑的膠原 的乙酸溶液中膠原干重與1-乙基-3(3-二甲基氨丙基)碳化二亞胺的質量比為6 1。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述膠原為從牛肌腱中提取的I 型膠原。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述封裝之前再在 100°C 120°C真空下反應24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿生型改性膠原組織修復材料的制備方法。本發(fā)明制備方法以I型膠原為原料，經過凍干、壓制、涂覆、交聯(lián)和干燥等工藝成型，具有仿生型結構，即致密層與疏松層結構梯度分布且無明顯的界面層。本發(fā)明仿生型改性膠原組織修復材料無其他任何化學成分，生物相容性良好，可被生物體完全吸收。其中致密層起到屏障作用，可以有效地防止缺損組織周邊的細胞長入組織受損區(qū)；而疏松層能引導缺損組織細胞的粘附、增殖，從而達到組織修復的目的。
文檔編號C08L89/00GK101954126SQ201010293050
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權日2010年9月26日
發(fā)明者任力, 林繡丹, 王迎軍, 田小俊 申請人:華南理工大學