胶原纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种胶原纤维的制造方法，包括如下步骤：将纺丝原液在干湿法纺丝装置上挤出成型，从喷丝头挤出的纺丝细流经过长度为6～10mm的空气层，然后进入凝固浴中进行凝固，干燥后得到初生纤维；其中，凝固浴液面到凝固浴底部之间的距离大于200mm。本发明专利技术的方法可以获得抗张强度得到进一步提高的胶原纤维。

【技术实现步骤摘要】
胶原纤维的制备方法
本专利技术涉及一种胶原纤维的制备方法，尤其是一种再生胶原纤维的制备方法。
技术介绍
胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质，I型胶原分子由三条α肽链组成，呈三股螺旋构象，且分子之间受疏水作用、氢键和静电力等作用自组装成纤维聚集态，具有一定的力学性能而在体内具有支撑、保护器官的功能。通过酶解法从鼠尾中提取出的胶原具有优异的低抗原性、生物可降解性、止血性和生物相容性。利用胶原在酸性体系下溶解，在碱性凝固浴中析出的性质，一般用湿法纺丝方法来制备胶原再生纤维。胶原纺丝溶液细流凝固较慢，常规湿法纺丝很难在成型过程中对其施加一定的牵伸力而使初生纤维获得一定取向，使得再生胶原纤维的力学性能无法达到使用要求。胶原分子表面有大量的亲水基团，所以再生胶原蛋白纤维遇水即溶胀，湿态下几乎没有强度，因而无法达到使用要求。CN101085373A公开了一种抽取海狸鼠肌腱组织制备医用缝合线的工艺方法。CN102188745A公开了从海狸鼠尾中抽取出尾筋制作医用缝合线的无菌处理方法。这些方法直接抽取尾筋作为胶原纤维，其长度和线号受到很大限制。CN104189944A公开了一种高纯度胶原蛋白的提取方法。CN107190341A公开了一种添加金属氧化物的胶原纤维的纺丝方法，制备出适合用于仿制头发或人工毛皮的纤维。上述方法对于胶原纤维的力学性能没有要求，无法达到缝合线的强度要求。CN104213238A公开了一种提高胶原纤维材料抗拉强度的方法，采用戊二醛水浴浸泡的方法提高了胶原纤维的强度，但所需反应时间需要12～24小时，很难应用在胶原纤维的连续纺丝生产线上。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种胶原纤维的制备方法，其抗张强度得到提高，吸水率得到降低。本专利技术通过如下技术方案实现上述目的。一种胶原纤维的制造方法，包括如下步骤：(1)将胶原原料加入0.3～1.0mol/l的醋酸溶液中，在0～10℃下溶胀10～30min，搅拌3～6h至胶原原料完全溶解，然后在0～10℃下离心脱泡30～60min，得到纺丝原液；其中，醋酸溶液含有0.03～0.08wt％的水溶性交联剂；(2)将所述纺丝原液在干湿法纺丝装置上挤出成型，从喷丝头挤出的纺丝细流经过长度为6～10mm的空气层，然后进入凝固浴中进行凝固，干燥后得到初生纤维；其中，凝固浴液面到凝固浴底部之间的距离大于200mm；(3)将初生纤维在含戊二醛的无水乙醇溶液中浸渍2～10min，取出后悬挂，并在下端施加10～15g的重力牵伸进行干燥，从而得到胶原纤维。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述纺丝原液中的胶原浓度为3～5wt％。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述胶原原料来源于鼠尾、牛皮或猪皮；所述水溶性交联剂为戊二醛或京尼平。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(1)中，醋酸溶液中的醋酸浓度为0.5～0.8mol/l，水溶性交联剂浓度为0.05～0.08wt％；溶胀温度为4～6℃，溶胀时间为15～20min；脱泡温度为4～6℃，脱泡时间为35～55min。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(2)中，空气层的长度为8～10mm；凝固浴液面到凝固浴底部之间的距离大于230mm。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(2)中，纺丝原液的挤出速度为0.3～1.0ml/min；凝固温度为20～35℃，凝固时间为1～5min。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(2)中，所述凝固浴由体积比为100:6～7:1～3的丙酮、氨水和去离子水形成。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(2)的干燥包括：将凝固浴捞出的纤维在20～27℃下悬挂，并在下端施加3～9g的重力牵伸。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(3)中，浸渍温度为28～35℃；含戊二醛的无水乙醇溶液含有0.3～0.8wt％的戊二醛，且pH为7.5～8.5。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(2)中，纺丝原液在干湿法纺丝装置中的存放时间小于10h。本专利技术使用干湿法纺丝装置，喷丝头挤出的纺丝细流后先经过一段空气层，在此阶段，纺丝细流还未开始凝固，只受重力作用，使得丝条在进凝固浴前被牵伸，提高了丝条取向度。本专利技术的凝固浴液面到凝固浴底部的距离较大，使丝条在落到凝固浴底部后丝条皮层已经凝固，保证丝条的凝固时间，提高抗张强度。附图说明图1为实施例1的干湿法纺丝装置。1-定量注射泵，2-喷丝头，3-立式凝固浴槽。图2a和2b分别为不同放大倍数的扫描电镜观察的实施例1制得的胶原纤维剖面图。图3为实施例1制得胶原纤维的水接触角图。接触角为137.6°。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。胶原是从动物体皮、尾筋、肌腱等组织中提取出的具有优异的生物相容性、低抗原性和生物可降解性的I型胶原蛋白。提取出来的胶原可溶解在酸性溶液中制备成一定浓度的纺丝原液，通过湿法纺丝方法挤出，在碱性凝固浴中成型，即为再生胶原纤维。传统湿法纺丝过程中存在凝固时间长、成型慢、难于牵伸等技术难点，制备的纤维性能差，纤维在水中就会溶胀，湿态强度为零，因而在结构和性能上无法达到“国家标准YY1116-2010可吸收性外科缝线”的要求。本专利技术的胶原纤维的制造方法包括(1)纺丝原液制备步骤；(2)纺丝步骤；(3)后处理步骤。本专利技术的胶原可以为再生胶原。胶原可以来源于鼠尾、牛皮或猪皮。优选地，胶原为来源于鼠尾、牛皮或猪皮的再生胶原；更优选为I型再生胶原。这样有利于保证胶原纤维的强度。在本专利技术的步骤(1)中，将胶原原料加入0.3～1.0mol/l的醋酸溶液中，在0～10℃下溶胀10～30min，搅拌3～6h至胶原原料完全溶解，然后在0～10℃下离心脱泡30～60min，得到纺丝原液；其中，醋酸溶液含有0.03～0.08wt％的水溶性交联剂。在步骤(1)中，醋酸溶液中的醋酸浓度可以为0.3～1.0mol/l，优选为0.5～0.8mol/l。水溶性交联剂浓度可以为0.03～0.08wt％，优选为0.05～0.08wt％。本专利技术发现，合适的醋酸浓度和水溶性交联剂有利于提高胶原纤维的抗张强度。步骤(1)中，所述纺丝原液中的胶原浓度为3～5wt％，优选为3.5～5wt％。合适的胶原浓度有利于提高可纺性。水溶性交联剂可以为戊二醛或京尼平，优选为戊二醛。京尼平(Genipin)是栀子苷经β-葡萄糖苷酶水解后的产物。在步骤(1)中，胶原原料在醋酸溶液中溶胀10～30min，优选为15～20min；然后搅拌3～6h，优选4～5h，将胶原原料溶解并形成均相溶液。将均相溶液离心脱泡、冷藏熟化得到纺丝原液。离心脱泡的温度为0～10℃，优选为3～8℃；离心脱泡的时间为30～60min，优选为35～55min。这样可以保证脱泡充分，从而提高可纺丝性。冷藏熟化可以在冰箱或冷库中进行。冷藏熟化的温度可以为0～10℃，优选为3～8℃；冷藏熟化的时间为15～36h，优选为20～25h。冷藏熟化后形成纺丝原液，用于纺丝步骤。根据本专利技术的一个实施方式，步骤(1)中，醋酸溶液中的醋酸浓度为0.5～0.8mol/l，水溶性交联剂浓度为0.05～0.08wt％；溶胀温度为4～6℃，溶胀时间为15～20min；脱泡温度为4～6℃，脱泡时间为35～55min。在本专利技术的步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶原纤维的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将胶原原料加入0.3～1.0mol/l的醋酸溶液中，在0～10℃下溶胀10～30min，搅拌3～6h至胶原原料完全溶解，然后在0～10℃下离心脱泡30～60min，得到纺丝原液；其中，醋酸溶液含有0.03～0.08wt％的水溶性交联剂；(2)将所述纺丝原液在干湿法纺丝装置上挤出成型，从喷丝头挤出的纺丝细流经过长度为6～10mm的空气层，然后进入凝固浴中进行凝固，干燥后得到初生纤维；其中，凝固浴液面到凝固浴底部之间的距离大于200mm；(3)将初生纤维在含戊二醛的无水乙醇溶液中浸渍2～10min，取出后悬挂，并在下端施加10～15g的重力牵伸进行干燥，从而得到胶原纤维。

【技术特征摘要】
1.一种胶原纤维的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将胶原原料加入0.3～1.0mol/l的醋酸溶液中，在0～10℃下溶胀10～30min，搅拌3～6h至胶原原料完全溶解，然后在0～10℃下离心脱泡30～60min，得到纺丝原液；其中，醋酸溶液含有0.03～0.08wt％的水溶性交联剂；(2)将所述纺丝原液在干湿法纺丝装置上挤出成型，从喷丝头挤出的纺丝细流经过长度为6～10mm的空气层，然后进入凝固浴中进行凝固，干燥后得到初生纤维；其中，凝固浴液面到凝固浴底部之间的距离大于200mm；(3)将初生纤维在含戊二醛的无水乙醇溶液中浸渍2～10min，取出后悬挂，并在下端施加10～15g的重力牵伸进行干燥，从而得到胶原纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纺丝原液中的胶原浓度为3～5wt％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述胶原原料来源于鼠尾、牛皮或猪皮；所述水溶性交联剂为戊二醛或京尼平。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，醋酸溶液中的醋酸浓度为0.5～0.8mol/l，水溶性...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁长坤，杜建华，程博闻，曹悦苗，岳程飞，李璐，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12