CN100376293C

CN100376293C - 一种制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法

Info

Publication number: CN100376293C
Application number: CNB2006100419129A
Authority: CN
Inventors: 范代娣; 马晓轩; 米钰; 惠俊峰; 骆艳娥; 朱晨辉
Original assignee: NORTHWEST UNIVERSITY
Current assignee: NORTHWEST UNIVERSITY
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2026-03-13
Also published as: CN1820790A

Abstract

本发明公开了一种制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法。其技术内容包括以下步骤：(1)将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成0.5%～3%的溶液；(2)将壳聚糖用稀酸溶解成0.5%～2%的溶液，然后用稀碱中和；(3)将上述两种溶液混合均匀，真空脱泡，之后冷冻干燥成海绵；(4)将海绵在质量百分比浓度为0.01%～0.25%的戊二醛乙醇溶液中交联12～72小时后取出；(5)蒸馏水洗涤，再次冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒即可。本发明提供的可生物降解组织工程用支架材料具有适宜的微观结构和空隙率，具有优良的机械强度和可控的降解速率，可广泛应用于皮肤、神经修复管、血管以及心脏瓣膜等多种组织的修复与重建。

Description

一种制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法

技术领域

本发明涉及一种制备可生物降解组织工程用支架材料的方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

支架材料的制作是组织工程领域非常关键的一个环节。良好的组织工程支架材料应具有合适的孔径、适宜的降解速率、良好的机械性能、优异的生物相容性和血液相容性，促进组织和器官的再生。

胶原蛋白是动物体内含量最多、分布最广的蛋白质，是机体的主要结构蛋白，是支持组织和结缔组织的主要组分，它具有良好的生物相容性、促新细胞形成功能和细胞粘附性.类人胶原蛋白是将人体已知序列胶原蛋白的一段mRNA逆转录生成cDNA后，经过特定序列重复和修饰，转化于大肠杆菌中，并经过高密度发酵、分离提取及纯化而得，由西安巨子生物基因技术股份有限公司发明并独家生产。它从根本上解决了动物提取胶原蛋白的水不溶性和病毒隐患(疯牛病、猪瘟疫、禽流感)等问题，并且具有良好的生物学特性和功能，促新细胞形成和促上皮细胞、成纤维细胞生长功能相比动物体提取胶原蛋白优良，免疫排异反应低。

甲壳素是从虾、蟹等甲壳类动物的外壳以及菌、藻类低等植物的细胞壁中提取出的天然高分子材料，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，是自然界中唯一的碱性多糖。近年来的研究表明，壳聚糖具有抑菌、良好的生物相容性和生物可降解性等优异的性能，非常适于作为组织工支架材料的原料。

虽然胶原蛋白和壳聚糖都具有良好的生物相容性，但是单纯用胶原蛋白或者壳聚糖构建的支架材料机械性能较差，降解速率太快，不能满足组织工程的要求，因此必须对他们进行交联和改性，使其具有较高的机械性能以及具有与组织再生相匹配的降解速率。

发明内容

本发明提供了一种可生物降解组织工程用支架材料及其制备方法，该方法工艺简单，所制备的支架材料生物相容性和血液相容性优异，而且彻底杜绝了明胶和动物胶原蛋白支架材料所不可避免的病毒隐患，使用安全性大幅度提高。

本发明内容如下：

一种制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，包括以下步骤：

1)将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成0.5％～3％的溶液；

2)将壳聚糖用稀酸溶解成0.5％～2％的溶液，然后用稀碱中和；

3)将上述两种溶液混合均匀，真空脱泡，之后冷冻干燥成海绵；

4)将海绵在质量百分比浓度为0.01％～0.25％的戊二醛乙醇溶液中交联12～72小时后取出；

5)蒸馏水洗涤，再次冷冻干燥成型，钴60消毒即可。

上述步骤中，所用的类人胶原蛋白为使用基因重组大肠杆菌高密度发酵生产的一种人源型胶原蛋白，该蛋白与人体免疫排异反应更低，促进受损组织修复能力更强，而且不存在病毒隐患。

上述步骤中，所用的壳聚糖的脱乙酰化程度为50％～90％。

上述步骤中，类人胶原蛋白和壳聚糖的重量比为(1～5)∶1，所用的稀酸为稀盐酸、稀醋酸、稀甲酸或稀丙酸中的任意一种，浓度可为0.2～0.8moL/L；所用的碱为稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钾溶液或碳酸氢钠溶液中的任意一种，浓度可为0.05～0.5moL/L。

上述步骤3)中，在类人胶原蛋白和壳聚糖混合溶液中还加入了重量百分比为0.1％～0.5％的增塑剂，所用的增塑剂为丙三醇或者1.3-丁二醇中的一种或两种。

上述步骤4)中，所用的乙醇溶液为75％～95％的乙醇水溶液，在乙醇溶液中交联比在水溶液中具有更好的效果。

本发明提供的可生物降解组织工程用支架材料具有适宜的微观结构和空隙率，具有优良的机械强度和可控的降解速率，可广泛应用于皮肤、神经修复管、血管以及心脏瓣膜等多种组织的修复与重建。与现有技术相比，该支架材料又具有显著的优点：它的免疫排异反应更低，而且彻底杜绝了明胶和动物胶原蛋白所不可避免的病毒隐患，使用安全性大幅度提高.

具体实施方式

下面通过具体实施实例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成1.0％的溶液，将脱乙酰度为60％、分子量为52万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成0.5％的溶液，并用0.1moL/L的氢氧化钠水溶液中和，然后将两者按2∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.4％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(85％)中，交联48小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例2：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成1.0％的溶液，将脱乙酰度为70％、分子量为40万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成0.5％的溶液，并用0.1moL/L的氢氧化钠水溶液中和，然后将两者按3∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.4％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(85％)中，交联48小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例3：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成1.0％的溶液，将脱乙酰度为80％、分子量为25万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成0.5％的溶液，并用0.1moL/L的氢氧化钠水溶液中和，然后将两者按4∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.4％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(85％)中，交联48小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例4：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成1.0％的溶液，将脱乙酰度为90％、分子量为10万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成0.5％的溶液，并用0.1moL/L的氢氧化钠水溶液中和，然后将两者按5∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.4％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(85％)中，交联48小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例5：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成2.0％的溶液，将脱乙酰度为60％、分子量为52万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成1.0％的溶液，并用0.1moL/L的碳酸氢钠水溶液中和，然后将两者按2∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.5％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(75％)中，交联64小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例6：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成2.0％的溶液，将脱乙酰度为70％、分子量为40万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成1.0％的溶液，并用0.1moL/L的碳酸氢钠水溶液中和，然后将两者按3∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.5％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(75％)中，交联64小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例7：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成2.0％的溶液，将脱乙酰度为80％、分子量为25万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成1.0％的溶液，并用0.1moL/L的碳酸氢钠水溶液中和，然后将两者按4∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.4％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(75％)中，交联64小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

实施例8：

将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成2.0％的溶液，将脱乙酰度为90％、分子量为10万道尔顿的壳聚糖用0.5moL/L的盐酸溶解成1.0％的溶液，并用0.1moL/L的碳酸氢钠水溶液中和，然后将两者按5∶1(体积比)混合，并加入溶液总量的0.4％的丙三醇，搅拌均匀，装入容器中，真空脱泡，之后于-80℃冷冻5h成型，并于-10℃干燥成海绵，再将海绵放入浓度为0.05％的戊二醛乙醇溶液(75％)中，交联64小时后取出，蒸馏水洗涤5次后，重新冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒后备用。

Claims

1.一种制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将类人胶原蛋白用蒸馏水溶解成0.5％～3％的溶液；

5)蒸馏水洗涤，再次冷冻干燥成型，钴⁶⁰消毒即可。

2.根据权利要求1所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：所用的类人胶原蛋白为使用基因重组大肠杆菌高密度发酵生产的一种人源型胶原蛋白。

3.根据权利要求1所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：所用的壳聚糖的脱乙酰度为50％～90％。

4.根据权利要求1所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：类人胶原蛋白和壳聚糖混合过程中质量比为(1～5)∶1。

5.根据权利要求1所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：所用的稀酸为稀盐酸、稀醋酸、稀甲酸或稀丙酸中的任意一种；所用的稀碱为稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钾溶液或碳酸氢钠溶液中的任意一种。

6.根据权利要求1-5任意之一所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：步骤3)中，在类人胶原蛋白和壳聚糖混合溶液中还加入了重量百分比为0.1％～0.5％的增塑剂。

7.根据权利要求6所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：所用的增塑剂为丙三醇或者1.3-丁二醇中的一种或两种。

8.根据权利要求1-5任意之一所述的制备可生物降解的组织工程用支架材料的方法，其特征在于：所用的乙醇溶液为75％～95％的乙醇水溶液。