一种高力学性能胶原膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高力学性能胶原膜的制备方法，属于高分子材料领域。本发明专利技术通过动态键聚合物与酸溶性胶原之间形成可逆共价连接，获得膜材料，提供了一种高力学性能胶原膜的制备方法。本发明专利技术方法制备的胶原膜材料成膜性佳、具有较好的力学性能，柔韧性强，且生物相容性高，应用前景广阔，能够广泛应用于药物缓释、术后防连粘、人工角膜、心血管支架、口腔种植等方面。

Preparation of collagen film with high mechanical properties

【技术实现步骤摘要】
一种高力学性能胶原膜的制备方法
本专利技术涉及一种高力学性能胶原膜的制备方法，属于高分子材料领域。
技术介绍
随着生物材料的的不断发展，生物医用膜材料在医疗、组织工程中日益凸显出重要作用，其主要医学应用体现在药物缓释、术后防连粘、人工角膜、心血管支架、口腔种植等方面。胶原作为一种天然高分子，具有免疫源性低、生物相容性高、可生物降解、诱导细胞增殖等优势，因而备受关注。现有胶原膜材料形式与功能多样，但在应用中有机械强度较差的问题，特别是在环境温度过高/低或湿度过大时，导致膜的稳定性变差。常用的胶原膜改性方法分物理和化学两种，物理改性法是通过高温、紫外线或γ-射线处理，化学改性法主要是在胶原蛋白上进行化学修饰以更紧密地交联，但两种方法都对胶原蛋白的自身结构有较大破坏；且方法繁琐复杂、成本高，特别是一些改性方法存在一定的细胞毒性，不利于工业化生产。因此，寻求一种工艺简单、过程温且确保较好力学性能、无毒的胶原膜制备方法是有迫切需求的。
技术实现思路
本专利技术通过动态键聚合物与胶原之间的可逆共价连接获得膜材料，目的是提供一种高力学性能胶原膜的制备方法。其中动态键聚合物的成分有芳香醛、氨基封端的小分子/聚合物经亚胺生成反应聚合而成，并进一步与胶原蛋白中的氨基交联，经溶剂挥发后获得胶原膜材料。经万能拉力机测试，该胶原膜材料具有较好的力学性能。动态共价键聚合物是可逆共价反应连接的聚合物，是一种新型可适应性高分子材料。其最大特点是其结构组成可由外界刺激调控，例如对紫外线、酸性条件、生物酶等外界刺激敏感的材料均已被开发。该类聚合物在生物材料中的应用价值也日渐凸显，所制得材料一般具有自愈合、可生物降解等特性。在本专利技术中，专利技术人首次将动态键聚合物与胶原蛋白相结合制备膜生物材料，经过大量实验探索，发现所制得胶原膜的力学性能得到明显增强。本专利技术的第一个目的是提供一种胶原膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)芳香醛与氨基封端的化合物在有机溶剂中混合，反应得到亚胺动态键聚合物；(2)步骤(1)的亚胺动态键聚合物与水混合，得到亚胺动态键聚合物溶液，加入胶原，混合均匀；其中亚胺动态键聚合物与酸溶性胶原的质量比为1：(2-10)；。在本专利技术的一种实施方式中，所述亚胺动态键聚合物与酸溶性胶原的质量比优选1：3。在本专利技术的一种实施方式中，所述芳香醛与氨基封端的化合物的摩尔量之比为1:2～4:1。在本专利技术的一种实施方式中，所述亚胺动态键聚合物溶液的浓度为10-30mmol/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中酸溶性胶原是通过1％-3％胶原溶液进行混合。在本专利技术的一种实施方式中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、氯仿。在本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的反应是在60-80℃下反应1-4天。在本专利技术的一种实施方式中，所述芳香醛包括邻苯二甲醛、对苯二甲醛、间苯二甲醛、均苯三甲醛中的一种或多种。在本专利技术的一种实施方式中，所述氨基封端的化合物包括二亚乙基三胺、2,2'-氧双(乙胺)、四乙烯五胺、氨基封端的聚乙二醇、四臂聚乙二醇、聚醚胺、聚四氢呋喃、壳聚糖、氨基修饰的透明质酸中的一种或多种。在本专利技术的一种实施方式中，所述二亚乙基三胺、2,2'-氧双(乙胺)、四乙烯五胺、氨基封端的聚乙二醇、四臂聚乙二醇、聚醚胺、聚四氢呋喃、壳聚糖、氨基修饰的透明质酸的具体结构式分别为(a)～(l)所示：在本专利技术的一种实施方式中，所述方法还包括将步骤(2)中混合后所形成的混合液转移至模具中，挥发水分，得到胶原薄膜。在本专利技术的一种实施方式中，所述模具为2cm×2cm的聚四氟乙烯模具。所述挥发是置于室温下通风1-4天，至溶液中的水完全挥发，获得一层结构致密的薄膜。本专利技术的第二个目的是利用上述方法提供一种胶原膜。本专利技术的第三个目的是将上述方法应用于改善胶原膜力学性能中。本专利技术的第四个目的是将上述胶原膜应用于缓释药物的制备中。本专利技术的第五个目的是将上述的胶原膜应用于制备术后防连粘材料、人工角膜、心血管支架中。本专利技术的优点和效果：本专利技术中胶原膜的制备过程简单，无需对胶原蛋白做过多的改性。相比其他胶原膜材料，该方法所获得的胶原膜较薄(0.02-0.05mm)、柔韧性强(拉伸应变～10％)，并且机械性能(拉伸应力近80MPa)明显提高；且细胞毒性测试显示本专利技术制备的胶原膜的生物相容性也较好，能够广泛应用于药物缓释、术后防连粘、人工角膜、心血管支架、口腔种植等方面。附图说明图1为实施例1制备所得的胶原膜；图2为实施例1中胶原膜应力-应变曲线图；图3为实施例1中胶原膜溶胀曲线；图4为实施例1中胶原膜的MTT细胞毒性实验；图5为实施例2制备所得的胶原膜；图6为实施例2中胶原膜应力-应变曲线图；图7为实施例2中胶原膜溶胀曲线。具体实施方式下面结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明：实施例1：胶原膜的制备：1)称取1.0mg(6.25μmol)均苯三甲醛，7.5mg(3.75μmol)氨基封端的四臂聚乙二醇(mw＝2000)，依次加入含5.0mL甲醇溶液的圆底烧瓶中，并置于60℃回流2天，进行亚胺生成反应。2)反应结束，去所有溶剂，加入0.5mL去离子水，获得浓度为10mM的亚胺动态键聚合物溶液待用。3)将30mg酸溶性的I型胶原溶于3.0mL去离子水中，将其与0.5mL亚胺动态键聚合物溶液混合。(即，动态键聚合物与胶原的质量比为1:3)4)将混合后的胶原溶液缓慢倒入聚四氟乙烯模具中，于室温条件下干燥2～3天，至溶液中的水完全挥发，得到胶原膜，所得胶原膜的厚度为0.02mm。将室温干燥制得的胶原膜用万能材料试验测量拉伸强度。具体检测时，将样品制成长×宽为70mm×30mm，厚度为0.02mm。样品以5mm/min的速率进行测试，记录样品的拉伸强度(拉伸应力)、断裂伸长率(拉伸应变)。在室温条件下，称取质量相近的胶原膜(±0.2mg)并记录膜的初始质量(M0)。将三组平行胶原膜样品加入装有2mLPBS(pH＝7.4)溶液的5mLep管中，在室温下测试溶胀。分别在5min、15min、30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h取出胶原膜，轻轻吸去薄膜表面未吸收的水分，立即记录每个样品的湿重(Mt)。薄膜的含水量根据以下方程计算:Wt＝(Mt-M0)/Mt×100％。称取40mg的胶原膜置于3ml的3T3细胞培养液，浸泡24h后取出，将浸提液加入96孔板的3T3细胞培养基中，分散均匀。之后加入MTT试剂，培养3-4h后取出培养液，每孔加入150μL的DMSO，用酶标仪测定相对细胞活力。图2是本实施例中利用万能材料试验机测得的胶原膜应力-应变曲线图。由图2可知，均苯三甲醛与胶原之间形成共价交联，从而提升胶原膜的力学强度，使其结构更为完整坚固，其中，拉伸应变约为8％，柔韧性强；并且拉伸应力近55MPa，机械性能较好。图3是本实施例中的胶原膜在室温条件下测得的溶胀曲线。结果表明，实施例1所制得的胶原膜具有一定吸水性，40min左右质量改变率即可达到300％，最高可达340％，在生物应用中具有较好的潜力。图4是本实施例中胶原膜的MTT细胞毒性实验。结果显示胶原膜的浸提液对3T3细胞的生长有一定促进作用，细胞存活率不低于90％，稍高用量还能对细胞生长起到促进作用。实施例2：胶原膜的制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶原膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)芳香醛与氨基封端的化合物在有机溶剂中混合，反应得到亚胺动态键聚合物；(2)步骤(1)的亚胺动态键聚合物与水混合，得到亚胺动态键聚合物溶液，加入酸溶性胶原，混合均匀；其中亚胺动态键聚合物与酸溶性胶原的质量比为1：(2‑10)。

【技术特征摘要】
1.一种胶原膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)芳香醛与氨基封端的化合物在有机溶剂中混合，反应得到亚胺动态键聚合物；(2)步骤(1)的亚胺动态键聚合物与水混合，得到亚胺动态键聚合物溶液，加入酸溶性胶原，混合均匀；其中亚胺动态键聚合物与酸溶性胶原的质量比为1：(2-10)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亚胺动态键聚合物与酸溶性胶原的质量比为1：3。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述芳香醛与氨基封端的化合物的摩尔量之比为1:2～4:1。4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述亚胺动态键聚合物溶液的浓度为10-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敬华，张燕，程咏梅，任伟业，陆金婷，张烨，
申请(专利权)人：无锡贝迪生物工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32