CN104109254A

CN104109254A - I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜及其制备方法

Info

Publication number: CN104109254A
Application number: CN201410325153.3A
Authority: CN
Inventors: 但卫华; 刘婷; 刘郁倩; 但年华
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: CN104109254B

Abstract

本发明提供的I型胶原、海藻酸钠和聚乙烯醇复合膜，其组分（重量%）为：I型胶原20%～60%，海藻酸钠20%～60%，聚乙烯醇20%～60%。所述材料的制备方法是：先分别将I型胶原、海藻酸钠和聚乙烯醇在不同的反应釜中溶解，并将I型胶原溶液的pH调至5～8，再按比例先后向I型胶原溶液中加入海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液，搅拌4～10小时后，向共混液中加入消泡剂，搅拌20-60分钟，然后将共混液泵入储存罐，静置消泡。检查消泡达到要求后，将共混液泵入流延成膜机，流延成膜，然后干燥，再将其浸入交联剂溶液中或置于交联条件下交联4～24小时后，清洗，干燥，最后经成型加工后，包装、辐照，即得到I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜。该膜材料具有良好的力学性能、亲水性和生物相容性，降解速度适中，且制备工艺简单，可广泛地用于创伤敷料、止血材料和组织工程支架材料等。

Description

I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜及其制备方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

I型胶原的3条多肽链形成三螺旋的特殊结构决定了其一些特定性能，其张力强度很高，具有优秀的成纤维性能，可促进细胞增殖、生长，可降解、组织相容性、止血性和胶原的自缔合等多种良好的特性，因此I型胶原在组织工程领域应用广泛。海藻酸钠由于良好的生物降解性和生物相容性，已被广泛地应用于化学、生物、医药、食品等领域，并以其良好的成膜性而被广泛应用于多种用途的膜材料制备。PVA具有良好的耐溶剂性和优良的成膜性，能形成表面光滑、非常强劲、耐溶剂、抗撕裂的膜，且由于具有优良的生物可降解性，对人体无毒副作用，也是一种良好的生物医用材料。

目前，膜材料制备中通常选用的是壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯醇、胶原蛋白、PLA、PLGA等，例如专利CN102978740A报道了使用维尼纶高强高模工艺将胶原蛋白与聚乙烯醇混合纺丝生产一种蛋白质复合纤维；专利200510020902.2采用金属离子改性胶原蛋白-聚乙烯醇复合纤维以提高纺丝液的稳定性和复合纤维的强度；为模拟胶原及弹性蛋白在天然血管中的比例，有研究者选用45%胶原和15%弹性蛋白，分别添加40%可生物降解聚合物PLGA、PLA、PCL、聚左旋乳酸或聚乳酸-己内酯电纺制备复合支架（Heydarkhan-Hagvall S, Schenke-Layland K, Dhanasopon AP, et al. Three-dimensional electrospun ECM-based hybrid scaffolds for cardiovascular tissue engineering[J]. Biomaterials, 2008, 29(19): 2907-2914.）；姜建明等人通过复合凝胶途径制备了胶原-海藻酸钠-羟基磷灰石支架材料（姜建明,王晓亮,王晓敏,等.复合凝胶途径制备胶原-海藻酸钠-羟基磷灰石支架材料[J].化学研究与应用, 2007, 19(6): 695-697.）。上述方法中，存在以下不足：（1）大部分胶原原材料（胶原蛋白）是胶原的水解产物，已失去胶原保持三股螺旋时特有的生物活性；（2）胶原与PLA、PLGA等人工高分子材料复合时需用有机溶剂溶解，比如六氟异丙醇或四氢呋喃等毒性较强的溶剂，溶解后使胶原的结构和功能受到影响，而残留的有机溶剂将直接影响材料的生物相容性；（3）胶原与海藻酸钠的膜材料在没有交联的条件下，机械性能差，结构易坍塌，不适合作为支架材料。

发明内容

本发明的目的是为生物医学材料领域提供一种具有适宜的亲水性、透水气性、力学性能良好、生物相容性好的I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜及其制备方法。

本发明的目的是由以下技术措施来实现的，其中所述原料百分比除特别说明外，均为重量百分比：

（1）将I型胶原溶解在含无机酸或有机酸溶液的反应釜中，在4～10℃下搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为0.5%～1%的I型胶原溶液；

（2）将海藻酸钠粉末溶解在含双蒸水的反应釜中加热至40～60℃搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为1%～5%的海藻酸钠溶液，冷却至室温待用；

（3）将聚乙烯醇溶解在含双蒸水的反应釜中加热至50～90℃使之完全溶解，配制成质量分数为4%～10%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温待用；

（4）将步骤(1)中所得I型胶原用0.2～0.5mol/L的氢氧化钠中和至pH为5～8，然后按照各原料所占质量百分比：I型胶原20%～60%，海藻酸钠20%～60%，聚乙烯醇20%～60%，在反应釜中混合以上三种溶液，在4～10℃下搅拌4～10小时；

（5）向步骤(4)所得混合溶液中，加入消泡剂，搅拌20-60分钟，然后将共混液泵入储存罐，静置消泡；

（6）检查消泡达到要求后，将共混液泵入流延成膜机，流延成膜，再干燥成膜；

（7）将干燥后的膜浸入交联剂溶液中或置于交联条件下交联4～24小时后，清洗，再干燥；

（8）经成型加工后，包装、辐照，即得到I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜。

由上述方法制备得到的I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜材料，呈白色或微黄色膜状，光滑，无肉眼可见杂质；孔隙率：70%～85%；抗张强度：30～45MPa；断裂伸长率：30%～40%；吸水率：1500g/g～2000g/g；保水率：300g/g～400g/g；透水汽性：在干态条件下37℃时，为2000~3000g/(m²·24h)。

本发明具有以下优点：

1. 本发明所用I型胶原是经酸酶法提取的，其优势在于条件温和、对环境友好、提取率高，能较好地保持胶原的三股螺旋结构并降低胶原的抗原性，保留其生物活性，可改善材料的生物相容性；

2. 本发明利用聚乙烯醇良好物理机械性能和组织相容性，以及海藻酸钠良好的亲水性、生物降解性和成膜性等优点，来克服胶原机械性能差、不耐酶解等缺点；

3. 本发明的制备过程中不使用有机溶剂，可保留材料本身良好的生物相容性；

4. 本发明制备工艺简单稳定、成本低、温和环保，易于实现工业化生产，并且具备医用材料的特殊功能，具有推广应用的潜力，市场前景广阔。

具体实施方式

下面通过实施对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

（1）将I型胶原溶解在含醋酸溶液的反应釜中，在4℃下搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为0.5%的I型胶原溶液；

（2）将海藻酸钠粉末溶解在含双蒸水的反应釜中加热至45℃搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为2%的海藻酸钠溶液，冷却至室温待用；

（3）将聚乙烯醇溶解在含双蒸水的反应釜中加热至80℃使之完全溶解，配制成质量分数为4%～10%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温待用；

（4）将步骤(1)中所得I型胶原用0.2mol/L的氢氧化钠中和至pH为7，然后按照各原料所占质量百分比：I型胶原20%，海藻酸钠60%，聚乙烯醇20%，在反应釜中混合以上三种溶液，在4℃下搅拌4小时；

（5）向步骤(4)所得混合溶液中，加入消泡剂，搅拌30分钟，然后将共混液泵入储存罐，静置消泡；

（6）检查消泡达到要求后，将共混液泵入流延成膜机，流延成膜，然后干燥；

（7）将干燥后的复合膜浸入交联剂溶液中或置于交联条件下交联12小时后，清洗，再干燥；

实施例2

（1）将I型胶原溶解在含醋酸溶液的反应釜中，在4℃下搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为0.8%的I型胶原溶液；

（2）将海藻酸钠粉末溶解在含双蒸水的反应釜中加热至40℃搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为2%的海藻酸钠溶液，冷却至室温待用；

（3）将聚乙烯醇溶解在含双蒸水的反应釜中加热至80℃使之完全溶解，配制成质量分数为8%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温待用；

（4）将步骤(1)中所得I型胶原用0.3mol/L的氢氧化钠中和至pH为6.5，然后按照各原料所占质量百分比：I型胶原20%，海藻酸钠20%，聚乙烯醇60%，在反应釜中混合以上三种溶液，在4℃下搅拌6小时；

实施例3

（1）将I型胶原溶解在含盐酸溶液的反应釜中，在10℃下搅拌使之完全溶解，配制成质量分数为0.8%的I型胶原溶液；

（3）将聚乙烯醇溶解在含双蒸水的反应釜中加热至60℃使之完全溶解，配制成质量分数为8%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温待用；

（4）将步骤(1)中所得I型胶原用0.5mol/L的氢氧化钠中和至pH为6.5，然后按照各原料所占质量百分比：I型胶原33.3%，海藻酸钠33.3%，聚乙烯醇33.3%，在反应釜中混合以上三种溶液，在4℃下搅拌4小时；

（5）向步骤(4)所得混合溶液中，加入消泡剂，搅拌60分钟，然后将共混液泵入储存罐，静置消泡；

Claims

1.I型胶原-海藻酸钠-聚乙烯醇复合膜材料，其特征在于该膜材料的关键性能指标如下：

（1）外观：膜材料呈白色或微黄色膜状，光滑，无肉眼可见杂质；

（2）孔隙率：70%～85%；

（3）抗张强度：30～45MPa；

（4）断裂伸长率：30%～40%；

（5）吸水率：1500g/g～2000g/g；

（6）保水率：300g/g～400g/g；

（7）透水汽性：在干态条件下37℃时，为2000~3000g/(m²·24h)；

（8）细胞相容性：细胞毒性应不大于1级；

（9）无菌试验：无菌；

（10）热源：无热源；

（11）致敏性试验：无迟发性超敏反应。

2.根据权利要求1中所述的复合膜材料的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的复合膜材料，其特征在于：所述I型胶原分子量30万道尔顿以上，具有完整的三股螺旋结构，来源于猪皮、牛皮、猪腱或牛腱，溶解I型胶原时所用酸液为醋酸（分析纯）溶液、硫酸（分析纯）溶液或盐酸（分析纯）溶液之一种。

4.根据权利要求2所述的复合膜材料，其特征在于：所述海藻酸钠为分析纯；聚乙烯醇的聚合度为1500～2600，分析纯。

5.根据权利要求2所述的复合膜材料，其特征在于：所述消泡剂为乙二醇、甘油、乙醇中的任意一种。

6.根据权利要求2所述的复合膜材料，其特征在于：所述交联剂或交联条件为紫外交联、热交联、1-乙基-3-(3-二甲基胺丙基)-碳化二亚胺、乙二醇缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚、京尼平、原花青素、没食子酸中的任一种或两种。

7.根据权利要求2所述的复合膜材料，其特征在于：干燥方式为风干、冷冻干燥或微波低温干燥。