CN115990969B - 一种仿生生物材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种仿生生物材料及其制备方法,属于生物技术领域。本发明提供了一种制备仿生生物材料的方法,所述方法包括交联、挤压和固化这三个步骤,其中,交联步骤通过间歇式搅拌模拟胶原蛋白在MPC母液作用下的成核平衡过程,挤压步骤通过挤压模拟胶原蛋白在MPC母液作用下的重排过程,固化步骤通过滴注、浸泡或振荡使得DMTMM母液能够尽可能均匀的进入挤压液,进而使得挤压液中的胶原蛋白能够在MPC母液作用下进行深度缩合,因此,所述方法能够显著提高仿生生物材料的强度,使得制得的仿生生物材料强度高达0.326~1.801MPa。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿生生物材料及其制备方法,属于生物技术领域。
背景技术
眼球分为眼球壁(eyeball wall)和眼内容物(content of the eye)两大部分。眼球壁又称眼球被膜、眼球外壁。即眼球的外部,具有包裹保护眼内容和部分透光、感光、遮光作用,并维持一定形体的外膜壁。解剖学上由外向内将其分为三层:外层为纤维膜,包括前1/6透明眼角膜和后5/6不透明巩膜,组织坚韧,保护眼球内组织;中层为葡萄膜,包括虹膜、睫状体和脉络膜,富有血管和色素,有营养眼内组织、遮蔽和调节光线的功能;内层为视网膜,为感受光线刺激和传导神经冲动的重要组织。纤维膜又分为眼角膜和巩膜两部分。其中,眼角膜位于前面,占有纤维膜的1/6,覆盖虹膜、瞳孔及前房,无色透明,曲度大,呈横椭圆形,有折光作用并为眼睛提供大部分屈光力。
眼角膜有十分敏感的神经末梢,如有外物接触眼眼角膜,眼睑便会不由自主地合上以保护眼睛。并且,眼角膜十分脆弱,眼部外伤、炎症、过敏反应、物理损伤、化学灼伤、剧烈运动以及用眼过度等均会导致眼角膜发生病变。眼角膜一旦发生病变,会出现明显的眼部症状,例如,眼睛的疼痛、畏光、流泪以及视力下降等,严重的还会失明。
眼角膜移植就是用正常的眼角膜替换患者现有的病变眼角膜,使患眼复明或控制眼角膜病变,达到增进视力或治疗某些眼角膜疾患的治疗方法。一些引起患者严重视力受损甚至是失明的眼角膜疾病,通过进行眼角膜移植的方法,完全可以治疗,帮助这些不幸的患者远离痛苦。因为眼角膜本身不含血管,处于“免疫赦免”地位,使眼角膜移植的成功率位于其他同种异体器官移植之首。
然而,眼角膜资源有限,远不能满足患者需求。为解决这一问题,有研究者提出了人工眼角膜移植术。人工眼角膜移植术是用透明的医用高分子材料制成的特殊光学装置,通过手术将它植入眼角膜组织中,以取代部分眼角膜瘢痕组织,而重新恢复视力的一种手术方法。但是,由于眼角膜组织对人工合成材料的排异反应等问题尚未解决,远期效果不佳,常造成移植处的房水渗漏及移植片的脱落,故目前尚不可能广泛应用。现阶段人工眼角膜仅适用于患各种严重眼角膜疾患后的双目失明,特别是严重的化学烧伤引起的全部眼角膜白斑和多次眼角膜移植术失败,无法再做其他手术者。
在人工眼角膜的基础上,又有研究者提出了仿生眼角膜。例如,公开号为CN113926001A的专利申请文本提出了一种聚乙二醇化类胶原蛋白,将此聚乙二醇化类胶原蛋白进行交联即可获得仿生眼角膜。此仿生眼角膜生物相容性极好,可有效解决眼角膜组织对人工合成材料的排异反应强烈等问题。但是,此仿生眼角膜的强度仍很低,最高也仅有0.286MPa,若将此仿生眼角膜用于眼角膜移植,仍尚存在移植难度大、容易引起眼角膜圆锥等问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种制备仿生生物材料的方法,所述方法包括如下步骤:
交联步骤:将胶原蛋白、类胶原蛋白、胶原蛋白冻干粉和/或类胶原蛋白冻干粉溶于缓冲液中,得到溶解液;将溶解液和MPC母液混合,得到混合液;对混合液进行间歇式搅拌,得到搅拌液;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;
固化步骤:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述方法包括如下步骤:
交联步骤:将胶原蛋白、类胶原蛋白、胶原蛋白冻干粉和/或类胶原蛋白冻干粉溶于缓冲液中,得到溶解液;将溶解液和MPC母液混合,得到混合液;对混合液进行间歇式搅拌,得到搅拌液;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;
固化步骤:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,浸泡结束后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述方法包括如下步骤:
交联步骤:将胶原蛋白、类胶原蛋白、胶原蛋白冻干粉和/或类胶原蛋白冻干粉溶于缓冲液中,得到溶解液;将溶解液和MPC母液混合,得到混合液A;对混合液A进行间歇式搅拌,得到搅拌液;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;
固化步骤:将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系进行静置,得到生物材料粗品。制得的生物材料为用碳-碳不饱和键以外的反应得到的高分子化合物。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液的pH为5.5~8.0。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液的pH为6.5~7.5。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液的浓度为0.5~0.7mol/L。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液为MOPS缓冲液、MES缓冲液或PBS缓冲液。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液中,胶原蛋白或类胶原蛋白的浓度为5~40g/mL。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液中,胶原蛋白或类胶原蛋白的浓度为12~18g/mL。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述缓冲液中,胶原蛋白或类胶原蛋白的浓度为12.5g/mL。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述溶解液和MPC母液的混合质量比为1:4~2:1。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述溶解液和MPC母液的混合质量比为1:4。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述间歇式搅拌为间歇式磁力搅拌或间歇式机械搅拌;所述间歇式搅拌的搅拌停顿频次为5~60min/次,每次停顿的时间为3~10min,每次搅拌的搅拌转速为3~10r/s、总搅拌的时间为3~5h。
在本发明的一种实施方式中,交联步骤中,所述间歇式搅拌为间歇式机械搅拌;所述间歇式搅拌的搅拌停顿频次为60min/次,每次停顿的时间为5min,每次搅拌的搅拌转速为3r/s、总搅拌的时间为5h。
在本发明的一种实施方式中,所述交联步骤在60~100℃下完成。
在本发明的一种实施方式中,所述交联步骤在80℃下完成。
在本发明的一种实施方式中,挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为10~50mm/s、挤压时间为4~10h。
在本发明的一种实施方式中,挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为30mm/s、挤压时间为10h。
在本发明的一种实施方式中,固化步骤中,所述浇注为非脱气浇注或脱气浇注。
在本发明的一种实施方式中,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:4~4:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:4~4:1后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:4~4:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品。所述DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比是指DMTMM母液中的DMTMM与挤压液中的胶原蛋白或类胶原蛋白之间的摩尔比。
在本发明的一种实施方式中,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:1后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品。
在本发明的一种实施方式中,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中,于4~35℃下静置8~20h,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:4~4:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置8~20h,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中,于4~35℃下静置8~20h,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:4~4:1后,取出挤压液,于4~35℃下静置8~20h,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置8~20h,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:4~4:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置8~20h,得到生物材料粗品。
在本发明的一种实施方式中,所述振荡为:于100~250Hz下振荡3~10min。
在本发明的一种实施方式中,固化步骤后,所述方法还包括浸泡步骤;所述浸泡步骤为:将生物材料粗品连带模具一起添加至缓冲液中进行第一次浸泡,第一次浸泡结束后,打开模具,进行第二次浸泡,第二次浸泡结束后,脱模,得到生物材料成品。
在本发明的一种实施方式中,浸泡步骤中,所述缓冲液的pH为5.0~8.0。
在本发明的一种实施方式中,浸泡步骤中,所述缓冲液的pH为5.5~7.5。
在本发明的一种实施方式中,浸泡步骤中,所述缓冲液的浓度为0.05~1mol/L。
在本发明的一种实施方式中,浸泡步骤中,所述缓冲液为MOPS缓冲液、MES缓冲液或PBS缓冲液。
在本发明的一种实施方式中,所述第一次浸泡的温度为4~35℃、时间为5~30h。
在本发明的一种实施方式中,所述第二次浸泡的温度为4~35℃、时间为3~10h。
在本发明的一种实施方式中,所述MPC母液的成分包含MPC(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱)、PEGDA(聚(乙二醇)二丙烯酸酯)、TEMED(N,N,N′,N′-四甲基乙二胺)以及溶剂。
在本发明的一种实施方式中,所述MPC母液中,MPC的浓度为15~40g/mL;以体积百分比计,所述MPC母液中,PEGDA的浓度为0.6~15%,TEMED的浓度为0.05~2%。
在本发明的一种实施方式中,所述MPC母液中,PEGDA的浓度为8~12%。
在本发明的一种实施方式中,所述MPC母液中,PEGDA的浓度为10%。
在本发明的一种实施方式中,所述MPC母液的溶剂为缓冲液;所述缓冲液的pH为6.0~8.0。
在本发明的一种实施方式中,MPC母液中,所述缓冲液的pH为6.5~7.5。
在本发明的一种实施方式中,MPC母液中,所述缓冲液的浓度为0.5~0.7mol/L。
在本发明的一种实施方式中,MPC母液中,所述缓冲液为MOPS缓冲液、MES缓冲液或PBS缓冲液。
在本发明的一种实施方式中,所述DMTMM母液的成分包含DMTMM(4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐)、APS(过硫酸铵)以及溶剂。
在本发明的一种实施方式中,所述DMTMM母液中,DMTMM的浓度为5~20g/mL,APS的浓度为0.5~15g/mL。
在本发明的一种实施方式中,所述DMTMM母液的溶剂为缓冲液;所述缓冲液的pH为6.0~8.0。
在本发明的一种实施方式中,DMTMM母液中,所述缓冲液的pH为6.5~7.5。
在本发明的一种实施方式中,DMTMM母液中,所述缓冲液的浓度为0.5~0.7mol/L。
在本发明的一种实施方式中,DMTMM母液中,所述缓冲液为MOPS缓冲液、MES缓冲液或PBS缓冲液。
在本发明的一种实施方式中,所述类胶原蛋白为聚乙二醇化类胶原蛋白。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白的制备方法包括如下步骤:
反应步骤:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物于pH为4.0~10.0、温度为2~40℃的条件下反应1~48h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物。
在本发明的一种实施方式中,所述类胶原蛋白冻干粉为聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉的制备方法包括如下步骤:
反应步骤:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物于pH为4.0~10.0、温度为2~40℃的条件下反应1~48h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物;
冻干步骤:将含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物进行冻干,得到聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤为:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物于pH为4.0~10.0、温度为2~40℃的条件下反应1~48h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤为:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物于pH为6.0~8.0、温度为2~8℃的条件下反应5~8h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的投料摩尔数比为1~16:1。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的投料摩尔数比为8~12:1。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的反应溶剂为水或稀盐酸溶液。
在本发明的一种实施方式中,所述稀盐酸溶液的浓度为1~10mmol/L;所述稀盐酸溶液的pH用稀碱溶液调节至6.0~8.0。
在本发明的一种实施方式中,所述稀碱溶液为pH 9.0~11.0的氢氧化钠溶液或氨水。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤中,类胶原蛋白在反应溶剂中的投料浓度为1~15mg/mL。
在本发明的一种实施方式中,所述反应步骤中,类胶原蛋白在反应溶剂中的投料浓度为8~10mg/mL。
在本发明的一种实施方式中,所述冻干步骤为:将含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物和冻干保护剂混合后进行冻干,得到聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉。
在本发明的一种实施方式中,所述冻干步骤中,含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物和冻干保护剂的混合质量比为1:1~10。
在本发明的一种实施方式中,所述冻干保护剂为甘露醇、蔗糖或丙氨酸中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中,所述冻干包括如下阶段:
阶段一:于温度为-45℃、真空度(vacuum)为500 m Torr的条件下冻干6h;
阶段二:于温度为-30℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干17h;
阶段三:于温度为25℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干7h。
在本发明的一种实施方式中,反应步骤后、冻干步骤前,所述方法还包含纯化步骤;所述纯化步骤为:通过过滤,于温度为2~8℃的条件下截留含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物中分子量大于等于30000Da的物质,得到聚乙二醇化类胶原蛋白。
在本发明的一种实施方式中,所述过滤为透析或超滤。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇衍生物包含PEG-40k和PEG-20k。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇衍生物由PEG-40k和PEG-20k组成。
在本发明的一种实施方式中,所述PEG-40k和PEG-20k的摩尔比为0.5~6:1。
在本发明的一种实施方式中,所述PEG-40k和PEG-20k的摩尔比为2~3:1。
在本发明的一种实施方式中,所述PEG-40k的活化基团数为八臂、四臂、二臂或一臂中的一种或一种以上;所述PEG-20k的活化基团数为八臂、四臂、二臂或一臂中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中,所述PEG-40k的活化基团数为四臂或八臂;所述PEG-20k的活化基团数四臂或八臂。
在本发明的一种实施方式中,所述PEG-40k的活化基团为-MAL、-NHS、-SG、-SPA、-SS或-EDC中的一种或一种以上;所述PEG-20k的活化基团为-MAL、-NHS、-SG、-SPA、-SS或-EDC中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中,所述PEG-40k的活化基团为-MAL;所述PEG-20k的活化基团为-MAL。
在本发明的一种实施方式中,所述类胶原蛋白的其中一端连接有连接肽;反应步骤中,所述聚乙二醇衍生物通过活化基团修饰在连接肽上,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物。
在本发明的一种实施方式中,所述连接肽连接在类胶原蛋白的N端。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇衍生物在连接肽上的修饰位点为巯基、氨基、羧基或咪唑基中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白的母核构象为HG或TP中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白中聚乙二醇衍生物的母核构象为TP。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白中类胶原蛋白的氨基酸构型为D型或L型中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白的分子量为15000~75000Da。
在本发明的一种实施方式中,所述聚乙二醇化类胶原蛋白的分子量为30000~75000Da。
在本发明的一种实施方式中,所述生物材料为眼角膜。
本发明还提供了一种仿生生物材料,所述仿生生物材料是使用上述制备仿生生物材料的方法制得的。
在本发明的一种实施方式中,所述生物材料为眼角膜。
本发明技术方案,具有如下优点:
本发明提供了一种制备仿生生物材料的方法,所述方法包括交联、挤压和固化这三个步骤,其中,交联步骤通过间歇式搅拌模拟胶原蛋白在MPC母液作用下的成核平衡过程,挤压步骤通过挤压模拟胶原蛋白在MPC母液作用下的重排过程,固化步骤通过滴注、浸泡或振荡使得DMTMM母液能够尽可能均匀的进入挤压液,进而使得挤压液中的胶原蛋白能够在MPC母液作用下进行深度缩合,因此,所述方法能够显著提高仿生生物材料的强度,使得制得的仿生生物材料强度高达0.326~1.801MPa。使用所述方法制得的仿生生物材料作为眼角膜替代品,在眼角膜移植中极具应用前景。
进一步地,交联步骤中,所述溶解液和MPC母液的混合质量比为1:4~2:1;此投料质量比下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,交联步骤中,所述溶解液和MPC母液的混合质量比为1:4;此投料质量比下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,交联步骤中,所述搅拌为间歇式磁力搅拌或间歇式机械搅拌;所述间歇式磁力搅拌或间歇式机械搅拌的搅拌停顿频次为5~60min/次,每次停顿的时间为3~10min,每次搅拌的搅拌转速为3~10r/s、总搅拌的时间为3~5h;此参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,交联步骤中,所述搅拌为间歇式机械搅拌;所述间歇式机械搅拌的搅拌停顿频次为60min/次,每次停顿的时间为5min,每次搅拌的搅拌转速为3r/s、总搅拌的时间为5h;此参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,所述交联步骤在60~100℃下完成;此参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,所述交联步骤在80℃下完成;此参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为10~50mm/s、挤压时间为4~10h;此参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为30mm/s、挤压时间为10h;此参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,固化步骤中,所述浇注为脱气浇注;此设置下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:4~4:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:4~4:1后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:4~4:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;上述参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
进一步地,所述固化步骤为:将挤压液浇注模具中进行静置,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:1后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;上述参数下制得的仿生生物材料强度更佳。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
下述实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。下述实施例中类胶原蛋白的合成以及类胶原蛋白与连接肽之间的连接均由上海昂博生物技术有限公司(AmbioPharm.InC.)完成。下述实施例中的PEG衍生物均购自厦门赛诺邦格生物科技股份有限公司;下述实施例中的机械搅拌均由购自西朗自动化设备有限公司的机械搅拌机完成,磁力搅拌均由购自上海泰坦科技股份有限公司的磁力搅拌机完成,脱气浇注均由购自西朗自动化设备有限公司的脱气浇注机完成,非脱气浇注均由购自西朗自动化设备有限公司的浇注机完成,挤压均由购自西朗自动化设备有限公司的挤压机完成;下述实施例中的胶原蛋白冻干粉为购自江山聚源生物科技有限公司的胶原蛋白冻干粉(猪源)。
实施例1:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜是通过将聚乙二醇化类胶原蛋白交联后固化制得的,所述聚乙二醇化类胶原蛋白由类胶原蛋白,连接在类胶原蛋白N端的连接肽,以及,修饰在连接肽巯基上的八臂-PEG-40k-MAL(8-arm-PEG-40k-MAL)和四臂-PEG-20k-MAL(4-arm-PEG-40k-MAL)组成(具体参见公开号为CN113926001A的专利申请文本的实施例1);其中,八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL的摩尔比为2:1,聚乙二醇化类胶原蛋白中聚乙二醇衍生物的母核构象为TP,且聚乙二醇化类胶原蛋白的分子量为30000~75000Da。将此仿生眼角膜命名为仿生眼角膜1。
上述仿生眼角膜1的制备方法包括如下步骤:
反应步骤:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物溶于浓度为5mmol/L的稀盐酸溶液(稀盐酸溶液的pH用pH 11.0的氢氧化钠溶液调节至6.5),使得稀盐酸溶液中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的摩尔浓度分别为2.4mmol/L和0.3mmol/L,得到反应体系;将反应体系于pH为6.5、温度为5℃的条件下反应12h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物;
纯化步骤:将含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物用孔径为30000Da的超滤膜,于5℃下进行超滤,截留反应产物中分子量大于等于30000Da的物质,得到聚乙二醇化类胶原蛋白;
冻干步骤:将聚乙二醇化类胶原蛋白和甘露醇按照质量比1:5的比例混合,得到冻干体系;将冻干体系进行冻干,得到聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉;
交联步骤:将冻干粉溶于浓度为0.5mol/L、pH 5.5的MES缓冲液中,使得MES缓冲液中,聚乙二醇化类胶原蛋白的浓度为12.5g/mL,得到溶解液;按照质量比1:1将溶解液和MPC母液混合,得到混合液;对混合液进行间歇式机械搅拌,得到搅拌液;所述间歇式机械搅拌的搅拌停顿频次为60min/次,每次停顿的时间为5min,每次搅拌的搅拌转速为3r/s、总搅拌的时间为5h,共搅拌5次;整个交联步骤均在80℃下完成;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;所述挤压的挤压速度为30mm/s、挤压时间为10h(此处挤压不把搅拌液挤出,而是使其在活塞容器中被来回抽拉持续挤压);
固化步骤:将挤压液脱气浇注在眼角膜模具中后,于25℃静置16h,静置结束后,按照摩尔比1:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%下静置12h进行固化,得到眼角膜粗品;
浸泡步骤:将眼角膜粗品(连带模具)添加至浓度为0.1mol/L、pH 5.5的PBS缓冲液中,于4℃下浸泡24h后,打开模具,于4℃下继续浸泡4h,脱模,得到仿生眼角膜1;
其中,MPC母液的配方为:30g/mL MPC、10% PEGDA(v/v)、1% TEMED(v/v),溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
DMTMM母液的配方为:10g/mL DMTMM、15g/mL APS,溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
冻干包括如下阶段:
阶段一:于温度为-45℃、真空度(vacuum)为500 m Torr的条件下冻干6h;
阶段二:于温度为-30℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干17h;
阶段三:于温度为25℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干7h。
实施例2:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜是通过将聚乙二醇化类胶原蛋白交联后固化制得的,所述聚乙二醇化类胶原蛋白由类胶原蛋白,连接在类胶原蛋白N端的连接肽,以及,修饰在连接肽巯基上的八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL组成(具体参见公开号为CN113926001A的专利申请文本的实施例1);其中,八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL的摩尔比为2:1,聚乙二醇化类胶原蛋白中聚乙二醇衍生物的母核构象为TP,且聚乙二醇化类胶原蛋白的分子量为30000~75000Da。将此仿生眼角膜命名为仿生眼角膜2。
上述仿生眼角膜2的制备方法包括如下步骤:
反应步骤:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物溶于浓度为5mmol/L的稀盐酸溶液(稀盐酸溶液的pH用pH 11.0的氢氧化钠溶液调节至6.5),使得稀盐酸溶液中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的摩尔浓度分别为2.4mmol/L和0.3mmol/L,得到反应体系;将反应体系于pH为6.5、温度为5℃的条件下反应12h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物;
纯化步骤:将含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物用孔径为30000Da的超滤膜,于5℃下进行超滤,截留反应产物中分子量大于等于30000Da的物质,得到聚乙二醇化类胶原蛋白;
冻干步骤:将聚乙二醇化类胶原蛋白和甘露醇按照质量比1:5的比例混合,得到冻干体系;将冻干体系进行冻干,得到聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉;
交联步骤:将冻干粉溶于浓度为0.5mol/L、pH 5.5的MES缓冲液中,使得MES缓冲液中,聚乙二醇化类胶原蛋白的浓度为12.5g/mL,得到溶解液;按照质量比1:1将溶解液和MPC母液混合,得到混合液;对混合液进行间歇式机械搅拌,得到搅拌液;所述间歇式机械搅拌的搅拌停顿频次为60min/次,每次停顿的时间为5min,每次搅拌的搅拌转速为3r/s、总搅拌时间为5h,共搅拌5次;整个交联步骤均在80℃下完成;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;所述挤压的挤压速度为30mm/s、挤压时间为10h(此处挤压不把搅拌液挤出,而是使其在活塞容器中被来回抽拉持续挤压);
固化步骤:将挤压液脱气浇注在眼角膜模具中后,于25℃静置16h,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:1后,将挤压液从DMTMM母液中取出,将取出的挤压液于25℃下静置12h,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%下静置12h进行固化,得到眼角膜粗品;
浸泡步骤:将眼角膜粗品(连带模具)添加至浓度为0.1mol/L、pH 5.5的PBS缓冲液中,于4℃下浸泡24h后,打开模具,于4℃下继续浸泡4h,脱模,得到仿生眼角膜2;
其中,MPC母液的配方为:30g/mL MPC、10% PEGDA(v/v)、1% TEMED(v/v),溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
DMTMM母液的配方为:10g/mL DMTMM、15g/mL APS,溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
冻干包括如下阶段:
阶段一:于温度为-45℃、真空度(vacuum)为500 m Torr的条件下冻干6h;
阶段二:于温度为-30℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干17h;
阶段三:于温度为25℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干7h。
实施例3:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜是通过将聚乙二醇化类胶原蛋白交联后固化制得的,所述聚乙二醇化类胶原蛋白由类胶原蛋白,连接在类胶原蛋白N端的连接肽,以及,修饰在连接肽巯基上的八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL组成(具体参见公开号为CN113926001A的专利申请文本的实施例1);其中,八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL的摩尔比为2:1,聚乙二醇化类胶原蛋白中聚乙二醇衍生物的母核构象为TP,且聚乙二醇化类胶原蛋白的分子量为30000~75000Da。将此仿生眼角膜命名为仿生眼角膜3。
上述仿生眼角膜3的制备方法包括如下步骤:
反应步骤:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物溶于浓度为5mmol/L的稀盐酸溶液(稀盐酸溶液的pH用pH 11.0的氢氧化钠溶液调节至6.5),使得稀盐酸溶液中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的摩尔浓度分别为2.4mmol/L和0.3mmol/L,得到反应体系;将反应体系于pH为6.5、温度为5℃的条件下反应12h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物;
纯化步骤:将含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物用孔径为30000Da的超滤膜,于5℃下进行超滤,截留反应产物中分子量大于等于30000Da的物质,得到聚乙二醇化类胶原蛋白;
冻干步骤:将聚乙二醇化类胶原蛋白和甘露醇按照质量比1:5的比例混合,得到冻干体系;将冻干体系进行冻干,得到聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉;
交联步骤:将冻干粉溶于浓度为0.5mol/L、pH 5.5的MES缓冲液中,使得MES缓冲液中,聚乙二醇化类胶原蛋白的浓度为12.5g/mL,得到溶解液;按照质量比1:1将溶解液和MPC母液混合,得到混合液A;对混合液A进行间歇式机械搅拌,得到搅拌液;所述间歇式机械搅拌的搅拌停顿频次为60min/次,每次停顿的时间为5min,每次搅拌的搅拌转速为3r/s、总搅拌时间为5h,共搅拌5次;整个交联步骤均在80℃下完成;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;所述挤压的挤压速度为30mm/s、挤压时间为10h(此处挤压不把搅拌液挤出,而是使其在活塞容器中被来回抽拉持续挤压);
固化步骤:按照摩尔比1:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B于160Hz下振荡5min后,脱气浇注在眼角膜模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%下静置12h进行固化,得到眼角膜粗品;
浸泡步骤:将眼角膜粗品(连带模具)添加至浓度为0.1mol/L、pH 5.5的PBS缓冲液中,于4℃下浸泡24h后,打开模具,于4℃下继续浸泡4h,脱模,得到仿生眼角膜3;
其中,MPC母液的配方为:30g/mL MPC、10% PEGDA(v/v)、1% TEMED(v/v),溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
DMTMM母液的配方为:10g/mL DMTMM、15g/mL APS,溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
冻干包括如下阶段:
阶段一:于温度为-45℃、真空度(vacuum)为500 m Torr的条件下冻干6h;
阶段二:于温度为-30℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干17h;
阶段三:于温度为25℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干7h。
实施例4:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将交联步骤中的搅拌停顿频次(60min/次)分别替换为:5min/次、10min/次、15min/次、20min/次、25min/次、30min/次、35min/次、40min/次、50min/次、120min/次。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜4~13。
实施例5:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将交联步骤中的搅拌转速(3r/s)分别替换为:1r/s、5r/s、7r/s、10r/s。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜14~17。
实施例7:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将交联步骤中的温度(80℃)分别替换为:35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、90℃、100℃。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜18~24。
实施例8:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将挤压步骤中的挤压速度(30mm/s)分别替换为:10mm/s、20mm/s、40mm/s、50mm/s。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜25~28。
实施例9:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将挤压步骤中的挤压时间(10h)分别替换为:0.5h、2h、4h、6h、8h、12h。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜29~34。
实施例10:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将固化步骤中的脱气浇注替换为非脱气浇注。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜35。
实施例11:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将交联步骤中溶解液和MPC母液的质量比(1:1)分别替换为:4:1、2:1、1:2、1:4。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜36~39。
实施例12:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将固化步骤中DMTMM母液和挤压液的摩尔比(1:1)分别替换为:4:1、2:1、1:2、1:4。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜40~43。
实施例13:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将固化步骤中的固化温度(80℃)分别替换为:4℃、25℃、55℃、100℃。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜44~47。
实施例14:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将固化步骤中的固化相对湿度(50%)分别替换为:30%、70%、100%。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜48~50。
实施例15:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将交联步骤中的机械搅拌替换为磁力搅拌。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜51。
实施例16:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将交联步骤中的总搅拌时间(5h)分别替换为1h、2h、3h、4h、6h、7h。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜52~57。
实施例17:一种仿生眼角膜及其制备
本实施例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在实施例1的仿生眼角膜1的基础上,将聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉替换为胶原蛋白冻干粉。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜58。
对比例1:一种仿生眼角膜及其制备
本对比例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜是通过将聚乙二醇化类胶原蛋白交联后固化制得的,所述聚乙二醇化类胶原蛋白由类胶原蛋白,连接在类胶原蛋白N端的连接肽,以及,修饰在连接肽巯基上的八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL组成(具体参见公开号为CN113926001A的专利申请文本的实施例1);其中,八臂-PEG-40k-MAL和四臂-PEG-20k-MAL的摩尔比为2:1,聚乙二醇化类胶原蛋白中聚乙二醇衍生物的母核构象为TP,且聚乙二醇化类胶原蛋白的分子量为30000~75000Da。将此仿生眼角膜命名为仿生眼角膜59。
上述仿生眼角膜59的制备方法包括如下步骤:
反应步骤:将类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物溶于浓度为5mmol/L的稀盐酸溶液(稀盐酸溶液的pH用pH 11.0的氢氧化钠溶液调节至6.5),使得稀盐酸溶液中,类胶原蛋白和聚乙二醇衍生物的摩尔浓度分别为2.4mmol/L和0.3mmol/L,得到反应体系;将反应体系于pH为6.5、温度为5℃的条件下反应12h,得到含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物;
纯化步骤:将含有聚乙二醇化类胶原蛋白的反应产物用孔径为30000Da的超滤膜,于5℃下进行超滤,截留反应产物中分子量大于等于30000Da的物质,得到聚乙二醇化类胶原蛋白;
冻干步骤:将聚乙二醇化类胶原蛋白和甘露醇按照质量比1:5的比例混合,得到冻干体系;将冻干体系进行冻干,得到冻干粉;
交联步骤:将冻干粉溶于浓度为0.5mol/L、pH 6.5的MES缓冲液中,使得MES缓冲液中,聚乙二醇化类胶原蛋白的浓度为12.5g/mL,得到溶解液;按照质量比5:1将溶解液和MPC母液混合,得到混合液1;按照质量比7:1将混合液1和DMTMM母液混合,得到混合液2;整个交联过程均在45℃下完成;
固化步骤:将混合液2非脱气浇注在眼角膜模具中,于温度为25℃、相对湿度为50%下放置12h,得到眼角膜粗品;
浸泡步骤:将眼角膜粗品(连带模具)添加至浓度为0.1mol/L、pH 5.5的PBS缓冲液中,于4℃下浸泡24h后,打开模具,于4℃下继续浸泡4h,脱模,得到仿生眼角膜59;
其中,MPC母液的配方为:30g/mL MPC、10% PEGDA(v/v)、1% TEMED(v/v),溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
DMTMM母液的配方为:10g/mL DMTMM、15g/mL APS,溶剂为0.5mol/L、pH 5.5的MOPS缓冲液;
冻干包括如下阶段:
阶段一:于温度为-45℃、真空度(vacuum)为500 m Torr的条件下冻干6h;
阶段二:于温度为-30℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干17h;
阶段三:于温度为25℃、真空度(vacuum)为100 m Torr的条件下冻干7h。
对比例2:一种仿生眼角膜及其制备
本对比例提供了一种仿生眼角膜,所述仿生眼角膜在对比例1的仿生眼角膜59的基础上,将聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉替换为胶原蛋白冻干粉。
将上述仿生眼角膜依次命名为仿生眼角膜60。
实验例1:PEG配方及制备工艺对仿生眼角膜强度的影响实验
本实验例提供了PEG配方及制备工艺对仿生眼角膜强度的影响实验,实验过程如下:
使用万能拉力机在室温(25℃)条件下对眼角膜进行拉伸,拉力机双侧拉伸臂需保持水平,拉伸臂的位移速度为50mm/min,检测眼角膜1~60的强度,检测结果见表1。表1中,“直接凝胶”是指在固化步骤前就凝胶了,无法进行下一个步骤,“不凝胶”是指不成形。
由表1可知,胶原蛋白模拟肽能够模拟胶原蛋白成核、重排、平衡的过程。间断搅拌模拟成核平衡的过程,挤压模拟重排的过程,搅拌、挤压的时间过短会导致眼角膜强度下降,时间过长会导致提前凝胶无法继续实施工艺。搅拌、挤压的速度过快会打破成核、重排的过程,速度过慢导致提前凝胶。DMTMM作为缩合剂,比例过高会导致过度交联脆性增加,比例过低导致交联不充分强度下降。MPC比例过高会导致共价键过度结合,脆性增强,比例过低导致强度下降。表1中,眼角膜1~12、15~17、21~28、31~33、35、37~43、45~47、49~51和54~55的强度都较佳,且生物相容性也很好,在眼角膜移植领域极具应用前景。另外,从眼角膜58和60的强度结果可知,除聚乙二醇化类胶原蛋白以外,实施例1~16的方法也可显著提高使用胶原蛋白制得的眼角膜的强度,适用范围广。
表1 眼角膜1~60的强度
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (14)
1.一种制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
交联步骤:将胶原蛋白、类胶原蛋白、胶原蛋白冻干粉和/或类胶原蛋白冻干粉溶于缓冲液中,得到溶解液;将溶解液和MPC母液混合,得到混合液;对混合液进行间歇式搅拌,得到搅拌液;交联步骤中,所述间歇式搅拌为间歇式磁力搅拌或间歇式机械搅拌;所述间歇式搅拌的搅拌停顿频次为5~60min/次,每次停顿的时间为3~10min,每次搅拌的搅拌转速为3~10r/s、总搅拌的时间为3~5h;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为10~50mm/s、挤压时间为4~10h;
固化步骤:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:4~4:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述方法包括如下步骤:
交联步骤:将胶原蛋白、类胶原蛋白、胶原蛋白冻干粉和/或类胶原蛋白冻干粉溶于缓冲液中,得到溶解液;将溶解液和MPC母液混合,得到混合液;对混合液进行间歇式搅拌,得到搅拌液;交联步骤中,所述间歇式搅拌为间歇式磁力搅拌或间歇式机械搅拌;所述间歇式搅拌的搅拌停顿频次为5~60min/次,每次停顿的时间为3~10min,每次搅拌的搅拌转速为3~10r/s、总搅拌的时间为3~5h;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为10~50mm/s、挤压时间为4~10h;
固化步骤:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:4~4:1后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述方法包括如下步骤:
交联步骤:将胶原蛋白、类胶原蛋白、胶原蛋白冻干粉和/或类胶原蛋白冻干粉溶于缓冲液中,得到溶解液;将溶解液和MPC母液混合,得到混合液A;对混合液A进行间歇式搅拌,得到搅拌液;交联步骤中,所述间歇式搅拌为间歇式磁力搅拌或间歇式机械搅拌;所述间歇式搅拌的搅拌停顿频次为5~60min/次,每次停顿的时间为3~10min,每次搅拌的搅拌转速为3~10r/s、总搅拌的时间为3~5h;
挤压步骤:对搅拌液进行挤压,得到挤压液;挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为10~50mm/s、挤压时间为4~10h;
固化步骤:按照摩尔比1:4~4:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置,得到生物材料粗品。
2.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,交联步骤中,所述溶解液和MPC母液的混合质量比为1:4~2:1。
3.如权利要求2所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,交联步骤中,所述溶解液和MPC母液的混合质量比为1:4。
4.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,交联步骤中,所述间歇式搅拌为间歇式机械搅拌;所述间歇式搅拌的搅拌停顿频次为60min/次,每次停顿的时间为5min,每次搅拌的搅拌转速为3r/s、总搅拌的时间为5h。
5.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述交联步骤在60~100℃下完成。
6.如权利要求5所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述交联步骤在80℃下完成。
7.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,挤压步骤中,所述挤压的挤压速度为30mm/s、挤压时间为10h。
8.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,固化步骤中,所述浇注为非脱气浇注或脱气浇注。
9.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中进行静置,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:1后,取出挤压液进行静置,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为80℃、相对湿度为50%的条件下进行静置,得到生物材料粗品。
10.如权利要求1所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中,于4~35℃下静置8~20h,静置结束后,按照DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比为1:4~4:1将DMTMM母液滴注在挤压液中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置8~20h,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:将挤压液浇注在模具中,于4~35℃下静置8~20h,静置结束后,将挤压液浸泡至DMTMM母液中使得DMTMM母液进入挤压液,待挤压液中进入的DMTMM母液与挤压液之间的摩尔比达到1:4~4:1后,取出挤压液,于4~35℃下静置8~20h,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置8~20h,得到生物材料粗品;
或者,所述固化步骤为:按照摩尔比1:4~4:1将DMTMM母液和挤压液混合,得到混合液B;将混合液B进行振荡后,浇注在模具中,得到固化体系;将固化体系于温度为25~100℃、相对湿度为50~100%的条件下进行静置8~20h,得到生物材料粗品。
11.如权利要求1~10任一项所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述振荡为:于100~250Hz下振荡3~10min。
12.如权利要求1~10任一项所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述类胶原蛋白为聚乙二醇化类胶原蛋白;所述类胶原蛋白冻干粉为聚乙二醇化类胶原蛋白冻干粉。
13.如权利要求1~10任一项所述的制备仿生生物材料的方法,其特征在于,所述生物材料为眼角膜。
14.一种仿生生物材料,其特征在于,所述仿生生物材料是使用权利要求1~13任一项所述的制备仿生生物材料的方法制得的。
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