通過超聲處理的膠原蛋白和高分子材料制備的人工皮膚制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于組織工程的生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過超聲處理的膠原蛋白和高分子材料制備的人工皮膚。該人工皮膚的制備方法包括如下步驟：將腱或真皮組織進(jìn)行清洗、裁剪、消毒處理、脫脂處理、組織搗碎處理、酸性酶解、鹽析和透析處理、消泡處理、交聯(lián)處理、改性劑處理、超聲處理、冷凍干燥和真空干燥。本發(fā)明專利技術(shù)的人工皮膚既可以作為人體暫時(shí)性的創(chuàng)面覆蓋物保護(hù)創(chuàng)面，又可以永久性的保留真皮支架生長(zhǎng)修復(fù)創(chuàng)面，解決了已有人工皮膚產(chǎn)品的價(jià)格昂貴、來源受限、制作時(shí)間長(zhǎng)、保存時(shí)間短、二次植皮為機(jī)體帶來的損傷等缺點(diǎn)。本發(fā)明專利技術(shù)制備的產(chǎn)品材料來源廣，生產(chǎn)周期短、保存時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低廉，適合于臨床廣泛應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
通過超聲處理的膠原蛋白和高分子材料制備的人工皮膚
本專利技術(shù)屬于組織工程的生物材料
，具體涉及一種通過超聲處理的膠原蛋白和高分子材料制備的人工皮膚。
技術(shù)介紹
皮膚是覆蓋和保護(hù)體表的重要組織器官。由于炎癥、潰瘍、外傷、燒傷、腫瘤術(shù)后以及先天性畸形等原因常造成皮膚的缺損和異常。對(duì)于這種組織缺損目前多采用自體皮膚移植的方法，這不僅造成供皮區(qū)新的創(chuàng)傷缺陷，而且經(jīng)常受到供皮來源的限制。為了修復(fù)、替代缺損的皮膚組織，各國(guó)科學(xué)家都致力于人工皮膚的研究，僅美國(guó)等少數(shù)國(guó)家掌握該項(xiàng)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。國(guó)外已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化了一些人工皮膚產(chǎn)品，包括Integra、AlloDerm、Biobrane、DermagraftTM等，亦有一些產(chǎn)品處于研發(fā)階段，如ICX-SKN。但是這些產(chǎn)品很多是異體或異種皮經(jīng)過加工處理得到的，存在著加工成本高，免疫排斥等問題。現(xiàn)有技術(shù)中也有用不同的材料制成的人工合成膜作為人工皮膚。明膠海綿是最早使用的止血吸收敷料，但其引導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)性能不如膠原。多糖類如甲殼糖，糖胺多糖，透明質(zhì)酸等類材料有促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的功能，例如甲殼糖有消炎殺菌、促角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)作用，為良好的細(xì)胞生長(zhǎng)基質(zhì)材料，但隨著用量增加，有抑制成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，同時(shí)材料的彈性低，質(zhì)脆。聚氨酯，滌綸，尼龍，硅橡膠等為生物惰性材料，不降解，不能進(jìn)行生理代謝，只能用做外層敷料。乙丙交酯等生物降解材料，可降解，可代謝，但如果其分子量小則強(qiáng)度不夠，分子量大難溶于水，溶解時(shí)出現(xiàn)降解，影響材料的機(jī)械強(qiáng)度，并且其降解之后的產(chǎn)物使其周圍組織酸度提高，出現(xiàn)無菌性炎癥。膠原蛋白為人工皮膚的重要組分，是細(xì)胞分化、生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，有增加結(jié)締組織修復(fù)和再生的作用，但其存在的缺點(diǎn)是無彈性、強(qiáng)度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服上述不足，提供一種產(chǎn)品材料來源廣，生產(chǎn)周期短、保存時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低廉，適合于臨床廣泛應(yīng)用的人工皮膚。專利技術(shù)人在之前的專利申請(qǐng)中(ZL201310166694.1)曾經(jīng)使用超聲對(duì)淀粉進(jìn)行處理，進(jìn)一步打散了淀粉分子的結(jié)構(gòu)，大幅提高了其吸水性能。專利技術(shù)人驚奇的發(fā)現(xiàn)，在使用膠原蛋白和高分子材料來人工皮膚的制備過程中，如果也使用超聲步驟對(duì)混合后的材料進(jìn)行處理，可以使得制備得到的人工皮膚各項(xiàng)性能更接近于真實(shí)的皮膚，專利技術(shù)人進(jìn)一步對(duì)超聲的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)超聲的功率和強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谥皩＠暾?qǐng)中(ZL201310166694.1)所設(shè)置的值，其原因可能是過強(qiáng)的超聲處理會(huì)過度的破壞膠原蛋白和高分子材料的空間連接。本專利技術(shù)的一個(gè)技術(shù)方案是：一種人工皮膚的制備方法，包括將動(dòng)物中富含膠原蛋白的腱、真皮、軟骨或骨組織經(jīng)工程學(xué)或細(xì)胞生物學(xué)的處理方法制成海綿狀膠原膜。優(yōu)選的，其包括如下步驟：將腱或真皮組織進(jìn)行清洗、裁剪、消毒處理、脫脂處理、組織搗碎處理、酸性酶解、鹽析和透析處理、消泡處理、交聯(lián)處理、改性劑處理、超聲處理、冷凍干燥和真空干燥；所述動(dòng)物腱或真皮組織優(yōu)選為人的異體或哺乳動(dòng)物中富含膠原的肌腱或軟骨組織；進(jìn)一步優(yōu)選為牛肌腱、軟骨、豬跟腱、魚皮、異種真皮組織；優(yōu)選其中所述的牛肌腱組織為膠原蛋白細(xì)胞外基質(zhì)材料。優(yōu)選的，所述的消毒處理為在常溫下采用廣譜消毒液對(duì)牛肌腱材料進(jìn)行浸泡處理；所述消毒液的處理方式優(yōu)選為：用0.05-5％的過氧乙酸和1-15％的乙醇的混合水溶液浸泡10-60分鐘，或者0.1-5％氫氧化鈉溶液浸泡4-12小時(shí)，5-20％的硫酸新霉素溶液浸泡15-60分鐘。優(yōu)選的，所述脫脂處理為采用有機(jī)溶劑或鹽常溫下對(duì)牛肌腱材料經(jīng)1-5次浸泡處理，每次浸泡3-12小時(shí)；優(yōu)選所述有機(jī)溶劑或鹽溶液為選自無水乙醇、甲醇、正丁醇、二氯甲烷、三氯甲烷、碳酸鈉中的一種或多種混合的溶液，優(yōu)選材料與有機(jī)溶劑或鹽溶液的質(zhì)量體積比為1:20-50(g/ml)。優(yōu)選的，所述酸性酶解處理為采用酶溶液、酸溶液或鹽溶液中的一種或兩種以上混合溶液進(jìn)行浸泡處理；優(yōu)選所述酶溶液處理為0.2-5％的胃蛋白酶溶液浸泡12-48小時(shí)；所述酸溶液處理為0.2-5mol/L醋酸溶液。所述鹽溶液處理為0.01-0.5M的乙二胺四乙酸二鈉溶液浸泡1-6小時(shí)。優(yōu)選材料與溶液的質(zhì)量體積比為1:20-50(g/ml)。優(yōu)選的，所述交聯(lián)處理為采用物理方法將膠原蛋白纖維重組，通過膠原的成核、膠原纖維生長(zhǎng)、膠原溶液體系平衡等過程增加材料的純度和機(jī)械強(qiáng)度；具體過程采用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)膠原溶液體系的PH值在5.0-6.5，膠原溶液終濃度為0.2-1％，置于超聲振蕩器中，調(diào)整溫度為20-25℃，頻率為20-60Hz。再采用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)酸堿度得PH值7.0-7.6之間，置于水浴鍋中靜置2-6小時(shí)，最后經(jīng)過高速離心處理。優(yōu)選的，所述的改性劑處理是采用高分子材料與膠原蛋白材料以一定的物質(zhì)比例進(jìn)行物理攪拌方式的混合，優(yōu)選所述的高分子材料為淀粉、聚乳酸、聚碳酸酯中一種或兩種以上混合，優(yōu)選所述的物質(zhì)混合比例為10-50：1體積比。優(yōu)選的，所述的膠原蛋白溶液消泡處理方法采用抽真空的物理或消泡劑浸泡中的一種或兩種方式結(jié)合，優(yōu)選所述的消泡劑處理采用聚醚、有機(jī)硅氧烷、磷酸三丁酯溶劑浸泡。本專利技術(shù)的另一個(gè)技術(shù)方案是：一種人工皮膚，為三層或多層夾心支架結(jié)構(gòu)，外表層為高分子薄膜，主要起到物理屏障作用，相當(dāng)于人體皮膚的表皮層；夾心支架層為上述制備方法制備而成的人工皮膚，供給誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)作為細(xì)胞生長(zhǎng)的支架；內(nèi)層為淀粉薄膜，此種材料具有超強(qiáng)吸水性，且生物相容性較好，在人工皮膚用于創(chuàng)傷術(shù)區(qū)時(shí)，可以吸收創(chuàng)傷組織的炎性滲液，同時(shí)增強(qiáng)產(chǎn)品的粘附力，與創(chuàng)面粘附緊密、且具有保濕功能，避免由于患者的無意識(shí)活動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品脫落。本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：本專利技術(shù)的制備工藝簡(jiǎn)單，本專利技術(shù)的人工皮膚既可以作為人體暫時(shí)性的創(chuàng)面覆蓋物保護(hù)創(chuàng)面，又可以永久性的保留真皮支架生長(zhǎng)修復(fù)創(chuàng)面，解決了已有人工皮膚產(chǎn)品的價(jià)格昂貴、來源受限、制作時(shí)間長(zhǎng)、保存時(shí)間短、二次植皮為機(jī)體帶來的損傷等缺點(diǎn)。本專利技術(shù)制備的產(chǎn)品材料來源廣，生產(chǎn)周期短、保存時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低廉，適合于臨床廣泛應(yīng)用。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本專利技術(shù)保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。實(shí)施例1制備人工皮膚，其步驟包括：取牛肌腱材料，清洗干凈，并裁剪成小塊，用0.05％的過氧乙酸和1％的乙醇的混合水溶液浸泡10分鐘，采用無水乙醇常溫下對(duì)牛肌腱材料經(jīng)1次浸泡處理，每次浸泡3小時(shí)；將浸泡后的材料充分搗碎，采用0.2％的胃蛋白酶溶液浸泡12小時(shí)進(jìn)行浸泡處理，材料與溶液的質(zhì)量體積比為1:20(g/ml)；加入30％濃鹽水進(jìn)行鹽析。離心4000g，30min。將沉淀融入0.1％醋酸內(nèi)，置于透析袋內(nèi)與1mol/L的HCL中透析5h。采用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)膠原溶液體系的PH值在5.0，膠原溶液終濃度為0.2％，置于超聲振蕩器中，調(diào)整溫度為20℃，頻率為20Hz。再采用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)酸堿度得PH值7.0之間，置于水浴鍋中靜置2小時(shí)，最后經(jīng)過高速離心處理。將其放入真空消泡箱中進(jìn)行消泡處理，將淀粉與膠原蛋白材料以10：1的比例進(jìn)行物理攪拌方式的混合，將混合物置于超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)中，用300w功率作用2min(作用2s間歇2s)。將產(chǎn)物經(jīng)過冷凍干燥和真空干燥后制得海綿狀膠原膜，即為所需的人工皮膚。實(shí)施例2制備人工皮膚，其步驟包括：取牛肌腱材料，清洗干本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種人工皮膚的制備方法，其特征在于:包括將動(dòng)物中富含膠原蛋白的腱、真皮、軟骨或骨組織經(jīng)工程學(xué)或細(xì)胞生物學(xué)的處理方法制成海綿狀膠原膜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種人工皮膚的制備方法，其特征在于:包括將牛肌腱經(jīng)工程學(xué)或細(xì)胞生物學(xué)的處理方法制成海綿狀膠原膜，具體包括如下步驟：將牛肌腱進(jìn)行清洗、裁剪、消毒處理、脫脂處理、組織搗碎處理、采用酶溶液、酸溶液或鹽溶液中的一種或兩種以上混合溶液進(jìn)行浸泡處理、鹽析和透析處理、消泡處理、交聯(lián)處理、改性劑處理、超聲處理、冷凍干燥和真空干燥；所述的消毒處理為在常溫下采用廣譜消毒液對(duì)牛肌腱材料進(jìn)行浸泡處理；所述交聯(lián)處理為采用物理方法將膠原蛋白纖維重組，通過膠原的成核、膠原纖維生長(zhǎng)、膠原溶液體系平衡過程增加材料的純度和機(jī)械強(qiáng)度；具體過程采用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)膠原溶液體系的pH值在5.0-6.5，膠原溶液終濃度為0.2-1％，置于超聲振蕩器中，調(diào)整溫度為20-25℃，頻率為20-60Hz，再采用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)酸堿度使得pH值為7.0-7.6，置于水浴鍋中靜置2-6小時(shí)，最后經(jīng)過高速離心處理；所述的改性劑處理是采用高分子材料與膠原蛋白材料以一定的物質(zhì)比例進(jìn)行物理攪拌方式的混合；所述的高分子材料為淀粉、聚乳酸、聚碳酸酯中一種或兩種以上混合，所述的一定的物質(zhì)比例為10-50：1體積比；所述的消泡處理采用消泡劑浸泡的方式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工皮膚的制備方法，其特征在于：所述消毒液的處理方式為：用0.05-5％的過氧乙酸和1-15％的乙醇的混合水...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉泊志，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇德威蘭醫(yī)療器械有限公司，劉泊志，周嘯，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32