一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法，包括低温下在切向流系统中，将酸性无端肽Ι型胶原稀溶液定向剪切与浓缩，直到浓度为原稀溶液浓度的1～3倍，黏度不再变化，酸性Ι型胶原稀溶液的pH为2～4；浓缩后的酸性胶原流体置于聚乙二醇溶液中，进行透析脱水，至浓度增加10～40倍，得到高粘性液晶态胶原流体；聚乙二醇溶液质量/体积浓度为20％～50％；将高粘性胶原液晶态流体置于碱性气体发生器中，密封放置10分钟～24小时，孵化调节环境温度为4℃-50℃，通过酸碱性环境调控微纤维自组装和纤维分支交联，获得Ι型胶原三维溶致液晶凝胶。本发明专利技术的制备过程无毒、无污染、耗时短；三维凝胶结构均匀、有序度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于仿生生物学、生物医用材料、组织工程支架及第三类植入医疗器械材料的制备
，尤其涉及一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法。
技术介绍
Ι型胶原(TypeΙcollagen)是结缔组织(如骨、角膜、腱、韧带和皮肤等)中细胞外基质的主要结构蛋白。这种结构蛋白在结缔组织中以高度有序的方式排列，不同结缔组织中胶原纤维排列都具有液晶态的几何结构形式。结缔组织的液晶态形式不但与细胞的黏附、伸展、生长、增殖、定向分化相互影响，也强烈地控制着结缔组织的生物力学及其它生物物理性质。胶原纤维是构成眼角膜的主要组分，在角膜组织中胶原纤维平行排列，形成厚度均匀的层状结构，每一层的斜断面排列成弧形或抛物线的圆形，相邻层之间的扭转结构显示出胆甾相-向列相液晶的性状。角膜内的这种胶原纤维排列，形成了衍射光栅单元，使角膜具有光散射和透光性，因此角膜的液晶结构是动物保持视觉功能的必要条件；在组成骨的骨单位中，胶原纤维排列为同轴的圆柱体结构，在每个圆柱体中胶原纤维平行排列，相邻圆柱体中的胶原纤维以一个不变的角度周期性旋转。这种周期性旋转排列方式，具有胆甾相液晶的几何结构，与无机物一起赋予动物骨骼生物力学特性；类似的情况还有，腱和韧带中胶原原纤维为单轴取向排列，且胶原纤维束之间呈二维弯曲模式，恰似于预胆甾相液晶的波状模式；真皮中对齐的胶原束，形成复杂的各向同性三维网状结构等等。因此，在结缔组织中各种生物物理性能的体现，r>并不直接是胶原分子，而是骨、角膜、腱、韧带和皮肤中Ⅰ型胶原分子组装成的类似六边形晶体原纤维。组织的生物力学等性能，随胶原蛋白纤维的量和结构的变化而不同。在特定的结构部位由于组织各自的功能要求不同，胶原蛋白纤维(胶原纤维束)也以不同的方式排列。因此，在结缔组织三维空间中胶原纤维的大小、长短和排列方向等决定结缔组织结构，这是胶原蛋白的重要物理性能，为活组织提供稳定性和独一无二的生物物理特征。如真皮的弹性性能，肌腱的抗拉伸和剪切，角膜的透明，骨抵抗负载的各向异性。多样性源于原纤维大小、排列的方向、远程起伏的程度或邻近原纤维之间的平均角，也就是胶原纤维的排列性状(超分子液晶态)决定了结缔组织组织的生物物理结构与性能。生物体内许多器官和组织都具有液晶特征，生物体内分子的有序化是维持人体生命的重要因素，液晶结构与生物体的生长发育、肌体的新陈代谢、细胞的能量转换、信息传递、物质传输等密切相关。现代医学研究表明，动脉弼样硬化、胆结石、衰老、镰状血球贪血症微循环障碍等疾病，均与人体某些器官、组织偏离正常的液晶态行为。因此，在疾病模型、仿生学、再生医学及组织工程支架材料研究及产品研究中，组织织态结构仿生的重要一环。体外酸性胶原液滴的脱水研究表明，在高浓度的条件下，胶原分子具有液晶组装特性。现在已有的制备液晶态胶原的方法为，连续注射酸性胶原溶液到玻璃微室中，并慢慢蒸发溶剂，此方法制备的液晶态胶原具有不同的浓度梯度，耗时较长，并且制备的胶原液晶结构不均匀，很难获得三维状态的凝胶状态液晶。由于制备方法的限制，胶原液晶材料在仿生生物学、生物医学材料、组织工程支架及第三类医疗器械等领域的应用研究较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法，旨在解决现在制备液晶态胶原的方法制备的液晶态胶原具有不同的浓度梯度，耗时较长，并且制备的胶原液晶结构不均匀，很难获得三维状态的凝胶状态液晶，在仿生生物学、生物医学材料、组织工程支架及第三类医疗器械等领域的应用较少的问题。本专利技术是这样实现的，一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括：低温下在切向流系统中，将酸性无端肽Ι型胶原稀溶液定向剪切与浓缩，直到浓度为原稀溶液浓度的1～3倍，黏度不再变化，酸性Ι型胶原稀溶液的pH为2～4；浓缩后的酸性胶原流体置于聚乙二醇溶液中，进行透析脱水，至浓度增加10～40倍，得到高粘性液晶态胶原流体；聚乙二醇溶液的质量/体积浓度为20％～50％；将高粘性胶原液晶态流体置于碱性气体发生器中，密封放置10分钟～24小时，孵化调节环境温度为4℃-50℃，通过酸碱性环境调控微纤维进一步自组装和纤维分支交联，获得Ι型胶原三维溶致液晶凝胶。进一步，所述切向流系统中蠕动泵转速为60rpm～200rpm；所述聚乙二醇分子量为2KDa～20KDa。进一步，所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括以下步骤：酸性胶原溶液的定向剪切和浓缩，将pH为2的酸性无端肽Ι型胶原稀溶液用切向流系统进行定向剪切，蠕动泵转速为60rpm，并浓缩至浓度为原稀溶液浓度的1倍；酸性高浓度液晶态胶原的制备，将定向剪切后的酸性胶原溶液置于质量/体积浓度为20％的酸性聚乙二醇溶液中进行透析，聚乙二醇分子量为2KDa，浓缩至浓度增加10倍，得到高粘性液晶态胶原流体；采用得到高粘性液晶态胶原流体，将高粘性液晶态胶原置于氨水发生器中，密封，在室温条件下放置1小时制备得到的液晶态胶原凝胶。进一步，所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括以下步骤：酸性胶原溶液的定向剪切和浓缩，将pH为4的酸性Ι型胶原稀溶液用切向流系统进行定向剪切，蠕动泵转速为200rpm，并浓缩至浓度为原稀溶液浓度的3倍；将定向剪切后的酸性胶原溶液置于质量/体积浓度为50％的酸性聚乙二醇溶液中进行透析，聚乙二醇分子量为20KDa，浓缩至浓度增加30倍，得到高粘性液晶态胶原流体；采用得到高粘性液晶态胶原流体，将高粘性液晶态胶原流体置于氨水发生器中，密封，在室温条件下放置6小时制备得到的液晶态胶原凝胶。进一步，所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括以下步骤：酸性胶原溶液的定向剪切和浓缩，将pH为3的酸性Ι型胶原稀溶液用切向流系统进行定向剪切，蠕动泵转速为150rpm，并浓缩至浓度为原稀溶液浓度的2倍；酸性高浓度液晶态胶原流体的制备，将定向剪切后的酸性胶原溶液置于质量/体积浓度为40％的酸性聚乙二醇溶液中进行透析，聚乙二醇分子量为10KDa，浓缩至浓度增加40倍，得到高粘性液晶态胶原流体；采用制备得到高粘性液晶态胶原流体，将上述高粘性液晶态胶原置于氨水发生器中，密封，在室温条件下放置24小时制备得到的液晶态胶原凝胶。进一步，所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括以下步骤：酸性胶原溶液的定向剪切和浓缩，将pH为2.5的酸性Ι型胶原稀溶液用切向流系统进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法其特征在于，所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括：在环境温度为4℃的切向流系统中，将酸性无端肽Ι型胶原稀溶液定向剪切与浓缩，直到浓度为原稀溶液浓度的1～3倍，黏度不再变化；酸性Ι型胶原稀溶液的pH为2～4；浓缩后的酸性胶原流体置于聚乙二醇溶液中，进行透析脱水，至胶原浓度增加10～40倍，得到高粘性液晶态胶原流体；聚乙二醇溶液的质量/体积浓度为20％～50％；将高粘性胶原液晶态流体置于碱性气体发生器中，密封放置10分钟～24小时，孵化调节环境温度为4℃‑50℃，通过控制氨气扩散分压调控酸碱性微环境，驱使胶原微纤维进一步自组装并分支交联，获得Ι型胶原三维溶致液晶凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法其特征在于，所述Ι型胶原蛋
白溶致液晶三维凝胶制备方法包括：
在环境温度为4℃的切向流系统中，将酸性无端肽Ι型胶原稀溶液定向剪切与浓
缩，直到浓度为原稀溶液浓度的1～3倍，黏度不再变化；酸性Ι型胶原稀溶液的pH
为2～4；
浓缩后的酸性胶原流体置于聚乙二醇溶液中，进行透析脱水，至胶原浓度增加
10～40倍，得到高粘性液晶态胶原流体；聚乙二醇溶液的质量/体积浓度为20％～50％；
将高粘性胶原液晶态流体置于碱性气体发生器中，密封放置10分钟～24小时，
孵化调节环境温度为4℃-50℃，通过控制氨气扩散分压调控酸碱性微环境，驱使胶
原微纤维进一步自组装并分支交联，获得Ι型胶原三维溶致液晶凝胶。
2.如权利要求1所述的Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法，其特征在于，
所述切向流系统中蠕动泵转速为60rpm～200rpm；
所述聚乙二醇分子量为2KDa～20Kda；
所述三维凝胶pH为7。
3.如权利要求1所述的Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法，其特征在于，
所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括以下步骤：
酸性胶原溶液的定向剪切和浓缩，将pH为2的酸性无端肽Ι型胶原稀溶液用切
向流系统进行定向剪切，蠕动泵转速为60rpm，并浓缩至浓度为原稀溶液浓度的1倍；
酸性高浓度液晶态胶原的制备，将定向剪切后的酸性胶原溶液置于质量/体积浓
度为20％的酸性聚乙二醇溶液中进行透析，聚乙二醇分子量为2KDa，浓缩至浓度增
加10倍，得到高粘性液晶态胶原流体；
采用得到高粘性液晶态胶原流体，将高粘性液晶态胶原置于氨发生器中，密封，

\t在室温条件下放置1小时制备得到的液晶态胶原凝胶。
4.如权利要求1所述的Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法，其特征在于，
所述Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法包括以下步骤：
酸性胶原溶液的定向剪切和浓缩，将pH为4的酸性Ι型胶原稀溶液用切向流系
统进行定向剪切，蠕动泵转速为200rpm，并浓缩至浓度为原稀溶液浓度的3倍；
将定向剪切后的酸性胶原溶液置于质量/体积浓度为50％的酸性聚乙二醇溶液中
进行透析，聚乙二醇分子量为20KDa，浓缩至浓度增加30倍，得到高粘性液晶态胶
原流体；
采用得到高粘性液晶态胶原流体，将高粘性液晶态胶原流体置于氨水发生器中，
密封，在室温条件下放置6小时制备得到的液晶态胶原凝胶。
5.如权利要求1所述的Ι型胶原蛋白溶致液晶三维凝胶制备方法，其特征在于，
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋波，李莉莉，李霞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51