一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备及应用制造技术

本发明专利技术提供一种设计合理、精密的检测胶原纤维类生物材料交联加强后热收缩性能的检测设备，其适用于检测采用不同方法交联加强后的胶原纤维材料的蛋白结构的热收缩性能。胶原纤维经不同方法交联后，在受热达到一定温度后其高分子蛋白结构根据其稳定程度在不同时间瞬间发生收缩裂断，而这种瞬间变化的温度，间接反映了胶原纤维类生物材料分子间交联的强弱，从而表达材料对胶原酶的不同抗降解性能。该发明专利技术涉及的检测设备用于表征胶原纤维类生物材料的热收缩性能，具有独创性，其灵敏度高、体型小、组成简易、使用方便，适用于检测具有三维结构的片状、块状、柱状、条状、管状胶原纤维类生物材料的热收缩性能。

Thermal shrinkage testing equipment for collagen fibrous biomaterials and its application

The invention provides a design reasonable and precise testing equipment for detecting heat shrinkability of collagen fiber biomaterials after cross-linking and strengthening, which is suitable for detecting the heat shrinkage property of protein structure of collagen fiber material strengthened by different methods and cross-linking. Collagen fiber by different methods after cross-linking in the heat reaches a certain temperature of the polymer protein structure according to its degree of stability at different time instant contraction cracking, and this sudden changes in temperature, indirectly reflects the collagen fiber biological material intermolecular crosslinking degree, so as to express different anti degradation properties of materials to collagenase. The invention relates to a detection device for heat shrinkable properties of collagen fiber biological material, has the originality, its high sensitivity, small size, simple, easy to use, suitable for heat shrinkage in the detection of three-dimensional shape, massive, columnar, tubular collagen fiber biological materials.

【技术实现步骤摘要】
一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备及应用
本专利技术涉及生物材料学、机械工程学等
，尤其涉及到一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，为胶原纤维类生物材料物质提供一种精密的热收缩检测设备及应用方法。
技术介绍
随着医学技术的飞速发展，组织工程学与生物材料学也随之快速的进步与发展。根据临床需要，市场上已研究出多种生物材料类产品以适用于临床患者，某些高分子生物材料产品的理化性能尚不能完全满足临床使用的要求，因此需经某些物理或化学方法对材料进行处理，如胶原纤维材料在形成产品后如果不经任何交联其在体内非常容易受到胶原酶的降解而起不到细胞外支架的作用。为了能使产品的理化、生物性能指标适应机体的需求，为此加强交联其产品是非常重要的。以Ⅰ型胶原纤维材料制成的生物膜为例，胶原均质经冷冻干燥后形成具有较为致密的三维孔隙结构，再经物理方法交联后，单一的胶原肽链间经某些离子的去除形成链间的相互点性结合（交联），使生物膜具有较好的抗降解性能。胶原纤维本身具有肽链中的胶原分子因在受热过程中蛋白分子在特定温度下会产生瞬间收缩断裂现象，此时材料受热收缩的温度即为该材料的热收缩温度。相同胶原材料经不同方法交联后其热收缩性能（温度）是不同的，而且胶原纤维类生物材料的热收缩性能可以通过适合的、专业的精密设备进行检测。由于国内目前尚无完全符合用于胶原纤维类生物材料检测热收缩性能的精密设备，因此，需要并提供一种专业性精密的适用于检测具有三维结构的片状、块状、柱状、条状、管状胶原纤维类生物材料热收缩性能的设备。一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备的工作原理是利用待测样品蛋白分子在受热达到一定温度时分子发生瞬间收缩断裂，而这一特定的温度可以代表不同条件的交联加强后，材料对温度收缩敏感程度的不同，间接反映出材料的抗降解性能的强弱。这一热收缩变化通过滑轮传递装置将微小收缩力通过仪表指示针放大至仪表盘，从而获得待测样品受热收缩瞬间的温度，该温度间接表明待测样品在生物体内抗降解程度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种设计合理而精密的热收缩性能的检测设备，其适用于检测胶原纤维类生物材料的分子结构在受热达到一定温度后瞬间收缩断裂时的温度，该设备体型小巧，适用于具有三维结构的片状、块状、柱状、条状、管状胶原纤维类生物材料热收缩性能检测，具有灵敏度高的特点，提供精确热收缩温度值。本专利技术通过以下技术方案实现：一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，主体采用304钢材制成，长30~90cm，宽20~45cm，高30~50cm，其结构包括材料预热部分、样品固定部分、力学传导部分以及温度指示部分。作为优选，设备预热部分由加热电源、烧杯、加热底盘组成，用于对待测样品装置进行持续加热，加热底盘直径大小为10~30cm，烧杯直径与加热底盘直径配套一致。作为优选，设备样品固定部分带有螺纹结构的固定底座直径大小为2~6cm。作为优选，设备样品固定部分的夹子采用304钢材制成，宽度与待测样品大小配套一致，一侧夹子夹持样品后固定于带底座的烧杯底部，另一侧夹子夹持样品后与细线相连。作为优选，设备样品固定部分的带底座的烧杯放置于加热盘上，固定有待测样品的烧杯中加入所需液体，液体需完全没过于待测样品顶端，烧杯中液体温度处于20~70℃之间。作为优选，设备样品固定部分的温度指示计探针插入液体中，放置于待测样品附近，随时检测加热过程中样品收缩瞬间的温度。作为优选，设备力学传导部分的滑轮采用聚四氟乙烯制成，内槽直径大小为1~2.5cm，外槽直径大小为1.5~3.0cm，内槽宽大小为1~4mm，外槽宽为3~7mm；滑轮表面光滑度等级优于No.2D。作为优选，设备力学传导部分的螺纹杆直径大小为1.5~4cm，长度为15~25cm，用于调节滑轮的水平高度，进而控制待测样品伸展状态，使待测样品保持自然舒展状态。作为优选，设备力学传导部分的滑轮水平杆长度为10~25cm。作为优选，设备力学传导部分的细线采用直径为0.1~0.4mm的鱼线连接指针及样品夹子，鱼线材质为超高分子量聚乙烯纤维，将样品微小收缩状态通过细线传递至指针进行放大。作为优选，设备温度指示部分的砝码重量为0.5~2.5g，连接于指针的尾端，指针的长度以达到刻度盘刻度为准。设备应用方式为：样品收缩情况通过传导线及滑轮传递至指针顶端，进行放大观察。在检测过程中，使用2个固定夹将待检样品固定于烧杯中，通过传导线与仪表指示针相连，向烧杯中缓缓加入相应液体，保证液体没过于待测样品顶端，通过螺纹杆调节滑轮，使待测样品保持自然舒展状态。通过加热装置对样品进行加热，随时观察仪表指示针顶端微动情况，一旦指针出现微动，即表明待测样品内部分子结构发生收缩反应，同时记录仪表指示针微动瞬间温度计显示的温度即为样品热收缩温度。附图说明：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的俯视图；具体实施方式如图1，生物材料热收缩检测装置包括：1加热盘、2温度计、3带底座的烧杯、4支架、5夹子、6细线、7滑轮、8滑轮杆、9螺纹杆、10仪表指示针、11砝码、12仪表。夹子将样品夹持后固定至带底座的烧杯，细线一端与夹子相连，另一端通过滑轮和滑轮杆与仪表指示针相连，向带底座的烧杯中加入液体后放置于加热盘上，温度计的探针通过支架的支持放置于样品附近（不接触）用于实时监测样品受热温度，调节螺纹杆并通过砝码的重量使样品和砝码达到平衡状态，此时仪表指示针的顶端在仪表盘上显示一定的角度，开启加热电源对烧杯内液体进行持续加热。仔细观察记录指针在刻度盘中的动态，当指针向下开始微动时，记录微动瞬间温度计的数值，此数值即为生物材料的热收缩温度。实施例：Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料的热收缩性能检测采用本专利技术装置检测规格为5mm×10mm×50mm的Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料热收缩性能。取一块5mm×10mm×50mm的Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料于不同液体中浸泡，一端由带有细线的夹子固定夹取，另一端由夹子夹取固定于带底座的烧杯中，确认细线绕过滑轮，且另一端与指针相连，指针尾端挂有一定重量的砝码，向烧杯中加入1L纯化水，使液面完全没过于Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料顶部，通过螺纹杆调节滑轮杆高度，使Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料处于自然伸展状态，记录指针在刻度盘中位置，将温度计探针放置于Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料附近（不接触）。打开加热电源，使加热盘对烧杯内液体进行持续加热。仔细观察记录指针在刻度盘中的动态，当指针向下开始微动时，记录微动瞬间温度计的数值，该数值范围处于39~60℃之间，此数值即为Ⅰ型胶原硬脑膜修复材料的热收缩温度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，其特征在于其适用于检测具有胶原纤维的高分子蛋白结构的材料在遇热达到一定温度后其高分子蛋白结构在瞬间发生收缩断裂的性能，该设备结构包括材料预热部分、样品固定部分、力学传导部分以及温度指示部分：1）材料预热部分由加热电源、烧杯、加热底盘组成加热装置，用于对待测样品装置进行持续加热；2）样品固定部分包括位于烧杯底部带有螺纹结构的固定于烧杯底座的锯齿口样的夹子，另一端由带有细线的游离的同型号锯齿口样的夹子，用于将待测样品另一侧连接固定；3）力学传导部分由一端连接游离固定夹子的超高分子量聚乙烯纤维鱼线，通过高度可调节的水平支架和精密传导滑轮组成，确保水平调节、传导样品的伸展状态，传导线的远端与仪表指示针相连，用于传导材料因温度变化而引发的微收缩，从而导致仪表指示针在观察仪表盘上的变化；4）温度指示部分是由仪表盘和精密活动的仪表指示针组成，在烧杯内部装有一定体积液体，为保证待测样品在浸润状态下保持自然状态且受热均匀；温度计探针放置于待测样品附近，以保证检测位置温度与样品受热温度一致。

【技术特征摘要】
1.一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，其特征在于其适用于检测具有胶原纤维的高分子蛋白结构的材料在遇热达到一定温度后其高分子蛋白结构在瞬间发生收缩断裂的性能，该设备结构包括材料预热部分、样品固定部分、力学传导部分以及温度指示部分：1）材料预热部分由加热电源、烧杯、加热底盘组成加热装置，用于对待测样品装置进行持续加热；2）样品固定部分包括位于烧杯底部带有螺纹结构的固定于烧杯底座的锯齿口样的夹子，另一端由带有细线的游离的同型号锯齿口样的夹子，用于将待测样品另一侧连接固定；3）力学传导部分由一端连接游离固定夹子的超高分子量聚乙烯纤维鱼线，通过高度可调节的水平支架和精密传导滑轮组成，确保水平调节、传导样品的伸展状态，传导线的远端与仪表指示针相连，用于传导材料因温度变化而引发的微收缩，从而导致仪表指示针在观察仪表盘上的变化；4）温度指示部分是由仪表盘和精密活动的仪表指示针组成，在烧杯内部装有一定体积液体，为保证待测样品在浸润状态下保持自然状态且受热均匀；温度计探针放置于待测样品附近，以保证检测位置温度与样品受热温度一致。2.根据权利要求1所述的一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，其主体采用304钢材制成，长30~90cm，宽20~45cm，高30~50cm，主要包括材料预热部分、样品固定部分、力学传导部分以及温度指示部分。3.根据权利要求1所述的一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，其特征在于预热部分由加热电源、烧杯、加热底盘组成，用于对待测样品装置进行持续加热，加热底盘直径大小为10~30cm，烧杯直径与加热底盘直径配套一致。4.根据权利要求1所述的一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测设备，其特征在于样品固定部分带有螺纹结构的固定底座直径大小为2~6cm。5.根据权利要求1所述的一种胶原纤维类生物材料热收缩性能检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·斯拜克，许和平，
申请(专利权)人：北京银河巴马生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11