一种水产鱼皮明胶海绵及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及医疗器械【技术领域】，特别是涉及一种水产鱼皮明胶海绵及其制备方法。本发明以水产鱼皮明胶为主料，壳聚糖为辅料，戊二醛为交联剂，将不同配比的原料液通过冷冻干燥制备出性质不同的鱼皮明胶海绵，且其制备过程简单、廉价易得，克服了现有胶原海绵的一些不足。本发明制备的鱼皮明胶海绵，其微观结构呈均匀的多孔网状，具有较强的机械强度和良好的吸湿性，是一种较好的生物医用材料。
【专利说明】一种水产鱼皮明胶海绵及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械【技术领域】，特别是涉及一种水产鱼皮明胶海绵及其制备方法。
【背景技术】
[0002]胶原蛋白是动物体内含量最丰富、分布最广泛的蛋白质。胶原蛋白具有独特的三螺旋结构、低抗原性、无毒性、良好的生物相容性和生物可降解性等特点，已被广泛应用于组织工程支架材料、止血海绵、药物控缓释系统、基因传递载体、美容外科等生物医用领域。目前，国内使用的胶原蛋白主要来自猪和牛的皮肤和跟腱，但随着疯牛病和口蹄疫等疾病的发生，使人们对它们的安全性产生了质疑；另外，由于宗教和习俗等原因，猪来源的胶原蛋白在某些地区的应用受到了限制。因此，迫切需要寻求质量和安全性更好的胶原蛋白来源。
[0003]我国每年鱼鳞，鱼皮等水产品废弃物约有40多万吨，这些水产品废弃物均含有丰富的胶原蛋白，其氨基酸组成与陆生哺乳动物胶原蛋白无明显差异，且其不存在人畜共患的传染性疾病，具有极大的开发和利用价值，但这些废弃物除小部分被用于生产饲料外，大部分却被丢弃。因此，开发鱼皮等水产品废弃物的利用新途径，不仅可提高水产品加工的附加值，而且能减少环境污染，具有良好的经济和社会效益。
[0004]然而，作为生物医用材料，水产胶原与陆生哺乳动物胶原存在共同的缺点，如体内降解快，柔韧性差等，限制了其应用。壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有良好的生物相容性、生物可降解性、抗菌性、无毒性、低免疫原性、吸湿性、柔软性、促凝血、防粘连等特点，在一定程度上弥补了胶原蛋白的不足之处。此外，用戊二醛作为交联剂，也可以增加胶原蛋白医用材料的机械强度并减慢其体内的降解速率。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种水产鱼皮明胶海绵及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用技术方案为:
[0007]一种水产鱼皮明胶海绵:
[0008]水产鱼皮明胶经水浴充分溶解，冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵；
[0009]或，水产鱼皮明胶经水浴充分溶解，溶解后加入戊二醛交联，冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵；
[0010]或，水产鱼皮明胶与壳聚糖份经水浴充分溶解，溶解后混合冷冻、干燥即得水产鱼皮明I父海绵；
[0011]或，水产鱼皮明胶与壳聚糖份经水浴充分溶解，溶解后混合并加入戊二醛交联冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵。
[0012]所述水产鱼皮明胶为罗非鱼鱼皮明胶，其为三螺旋结构，分子量300kDa左右，浓度为 5mg/mL-30mg/mLo[0013]所述戊二醛浓度为0.5%，加入量为混合液体积的0.5%-2.5%。
[0014]所述水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比为9:1-5:5，且壳聚糖脱乙酰度为85%。
[0015]一种水产鱼皮明胶海绵的制备方法:
[0016]将水产鱼皮明胶溶于30_50°C水浴条件下的醋酸溶液中，真空脱气15_30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40—6(TC冷冻干燥20_30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12_20h，除去游离的醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵；
[0017]或，将水产鱼皮明胶溶于30-50°C水浴条件下的醋酸溶液中，而后加入质量浓度为0.5%戊二醛，充分混匀后，真空脱气15-30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40-60°C冷冻干燥20-30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12_20h，除去游离的戊二醛和醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵；
[0018]或，将水产鱼皮明胶与壳聚糖分别溶于30_50°C水浴条件下的醋酸溶液中，而后混合混合液中鱼皮明胶和壳聚糖总浓度为10mg/mL，混合液真空脱气15_30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40-6(TC冷冻干燥20-30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12-20h，除去游离的醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵；
[0019]或，将水产鱼皮明胶与壳聚糖分别溶于30_50°C水浴条件下的醋酸溶液中，而后混合混合液中鱼皮明胶和壳聚糖总浓度为10mg/mL，混合液中再加入质量浓度为0.5%戊二醛，充分混匀后真空脱气15-30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40—6(TC冷冻干燥20-30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12-20h，除去游离的戊二醛和醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵。
[0020]所述水产鱼皮明胶为罗非鱼鱼皮明胶，其为三螺旋结构，分子量300kDa左右。
[0021]所述水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比为9:1-5:5。
[0022]进一步的说，将水产鱼皮明胶与壳聚糖分别溶解于0.05mol/L醋酸溶液中，分别在50°C水浴中充分溶解，溶解后将壳聚糖醋酸溶液缓缓加入到水产鱼皮明胶醋酸溶液中，混匀后，磁力搅拌条件下加入1%混合液体积的0.5%戊二醛交联，搅拌混匀后将混合液真空脱气20min，倒入模具中，4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后_60°C冷冻干燥20h，取出已成型的海绵产物，于60°C真空干燥烘箱中烘12h，除去游离的戊二醛和醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵。
[0023]本发明所具有的优点:本发明制备过程简单、廉价易得，克服了现有胶原海绵的一些不足。本发明制备的鱼皮明胶海绵，其微观结构呈均匀的多孔网状，具有较强的机械强度和良好的吸湿性，是一种较好的生物医用材料。具体体现，
[0024]1.本发明所用明胶为水产废料罗非鱼皮提取物，原料来源安全，本发明充分利用罗非鱼水产加工过程中产生的鱼皮废料，变废为宝，提高经济效益。
[0025]2.本发明采用原料为采用热水抽提法从罗非鱼鱼皮中提取得到的明胶，而非酶解法得到的胶原蛋白，其提取方法更简便、经济而且明胶热稳定性更高；同时，本发明中的原料为罗非鱼皮明胶喷雾干燥后的产品，在原料的运输、储存和使用过程中更加的简便和经济。
[0026]3.本发明可以开发哺乳动物(猪和牛)以外来源的水产胶原海绵，其安全系数更
高、产量更大。
[0027]4.本发明与现有技术相比虽然都是用水产鱼皮提取的原料为主料、壳聚糖辅料和戊二醛为交联剂生产海绵，但所制备海绵的配比均不相同，而且本发明即可以得到用戊二醛交联的明胶海绵，也可以得到单独由罗非鱼皮明胶制成的明胶海绵，其安全系数更高、后续处理更简单；同时本发明化学交联剂只有戊二醛，主要配方原料为罗非鱼皮明胶和少量壳聚糖，没有用其他化学原料。
[0028] 5.本发明所得到的一系列不同配比的海绵，其表观形态美观、质感柔软更易被消费者接受；并且其纤维粗细均匀、孔隙大小适中且均匀；透气性和吸湿性良好、机械强度适中、柔韧性较好；同时从微观结构来看，纤维粗细更加均匀、孔隙大小更加适中，而且孔分布更加均匀，孔与孔之间大多为相通的，这更利于透气。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1-6为本发明实施例提供的几种不同配比明胶海绵的表观形态图；其中，图1配比为10mg/mL明胶；图2配比为10mg/mL明胶以及1%体积的0.5%戊二醛；图3配比为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为10mg/mL ;图4配比为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为IOmg/mL ;图5配比为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为lOmg/mL以及1%体积的0.5%戊二醛；图6配比为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为lOmg/mL以及2%体积的0.5%戊二醛。
[0030]图7-12为本发明实施例提供的几种不同配比明胶海绵的平面微观结构；其中，图7配比为10mg/mL明胶；图8配比为10mg/mL明胶以及1%体积的0.5%戊二醛；图9配比为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为lOmg/mL ;图10配比为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为10mg/mL ;图11配比为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为10mg/mL以及1%体积的0.5%戊二醛；图12配比为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为lOmg/mL以及2%体积的0.5%戊二醛。
[0031]图13-18为本发明实施例提供的几种不同配比明胶海绵的断面微观结构；其中，图13配比为10mg/mL明胶；图14配比为10mg/mL明胶以及1%体积的0.5%戊二醛；图15配比为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为lOmg/mL ;图16配比为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为lOmg/mL ;图17配比为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为10mg/mL以及1%体积的0.5%戊二醛；图18配比为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为lOmg/mL以及2%体积的0.5%戊二醛。
【具体实施方式】
[0032]下面用具体实施例来进一步说明本发明的实质性内容，但本发明的内容并不局限于此。
[0033]实施例1水产鱼皮明胶海绵的制备
[0034]1.1不同浓度水产鱼皮明胶海绵的制备:
[0035]称取75mg、150mg、225mg、300mg、375mg及450mg的经喷雾干燥得到的罗非鱼皮水产明胶，分别加入到0.05mol/L醋酸溶液中，定容为15mL，既得明胶浓度分别为5mg/mL、10mg/mL、15mg/mL、20mg/mL、25mg/mL及30mg/mL的明胶醋酸溶液，室温下适当溶胀后，放入50°C水浴中助溶，期间每隔IOmin取出放在搅拌器上搅拌5min，直至明胶完全溶解于醋酸溶液中，液体成为透明均匀状为止。真空脱气20min后，将明胶液倒入7.5CmX1.5Cm (直径X高)培养皿中，保鲜膜封口后，4°C过夜交联，-20°C预冷8h，然后-60°C冷冻干燥20h，取出已成型的海绵产物，于60°C真空干燥烘箱中烘12h，除去游离的醋酸分子。既得上述不同浓度水产鱼皮明胶海绵(参见图1为10mg/mL明胶)。
[0036]1.2不同量戊二醛交联的水产鱼皮明胶海绵的制备:
[0037] 称取5份经喷雾干燥得到的罗非鱼皮水产明胶，每份150mg，分别加入到0.05mol/L醋酸溶液中，定容为15mL，既得浓度为lOmg/mL的明胶醋酸溶液，室温下适当溶胀后，放入50°C水浴中助溶，期间IOmin取出放在搅拌器上搅拌5min，直至明胶完全溶解于醋酸溶液中，液体成为透明均匀状为止。在磁力搅拌器不断搅拌的条件下，向明胶溶液中分别加入
0.075mL(0.5%)、0.15mL(l%)、0.225mL (1.5%)、0.3mL(2%)及 0.375mL (2.5%)的 0.5% 戊二醒，充分搅拌混匀后，真空脱气20min后,将混合液倒入7.5cmX 1.5cm (直径X高)培养皿中，保鲜膜封口后，4°C过夜交联，-20°C预冷8h，然后_60°C冷冻干燥20h，取出已成型的海绵产物，于60°C真空干燥烘箱中烘12h，除去游离的戊二醛和醋酸分子。既得不同戊二醛量交联的水产鱼皮明胶海绵(参见图2为10mg/mL明胶以及1%体积的0.5%戊二醛)。
[0038]1.3不同水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比海绵的制备:
[0039]称取135mg经喷雾干燥得到的罗非鱼皮水产明胶及15mg壳聚糖(鱼皮明胶与壳聚糖之间质量比9:1)，分别加入到IOmL和5mL0.05mol/L醋酸溶液中，室温下适当溶胀后，放入50°C水浴中助溶，期间IOmin取出放在搅拌器上搅拌5min，直至明胶及壳聚糖完全溶解于醋酸溶液中，液体成为透明均匀状为止。在磁力搅拌器不断搅拌的条件下，将壳聚糖溶液缓缓加入到明胶溶液中，充分搅拌混匀后，真空脱气20min后，将混合液倒入7.5cmX 1.5cm(直径X高)培养皿中，保鲜膜封口后，4°C过夜交联，-20°C预冷8h，然后-60°C冷冻干燥20h，取出已成型的海绵产物，于60°C真空干燥烘箱中烘12h，除去游离的醋酸分子。既得水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比为9:1的水产鱼皮明胶海绵(参见图3为明胶和壳聚糖比为9:1，总浓度为10mg/mL ;图4为明胶和壳聚糖比为8:2，总浓度为10mg/mL)。
[0040]而后根据上述方式分别获得水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比为8:2、7:3、6:4及5:5的水产鱼皮明胶海绵。
[0041]1.4不同水产鱼皮明胶、壳聚糖及戊二醛配比的明胶海绵的制备:
[0042]参照上述1.1、1.2和1.3中实验，可以确定出合适的单因素，即:水产鱼皮明胶浓度为10mg/mL，戊二醛加入量为1%，明胶与壳聚糖质量比为8:2，由此设计出合适的因素水平表，结果如下:
[0043]因素水平表
[0044]
【权利要求】
1.一种水产鱼皮明胶海绵，其特征在于: 水产鱼皮明胶经水浴充分溶解，冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵； 或，水产鱼皮明胶经水浴充分溶解，溶解后加入戊二醛交联，冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵； 或，水产鱼皮明胶与壳聚糖份经水浴充分溶解，溶解后混合冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵； 或，水产鱼皮明胶与壳聚糖份经水浴充分溶解，溶解后混合并加入戊二醛交联冷冻、干燥即得水产鱼皮明胶海绵。
2.按权利要求1所述的水产鱼皮明胶海绵，其特征在于:所述水产鱼皮明胶为罗非鱼鱼皮明胶，其为三螺旋结构，分子量300kDa左右，浓度为5mg/mL-30mg/mL。
3.按权利要求1所述的水产鱼皮明胶海绵，其特征在于:诉述戊二醛浓度为0.5%，加入量为混合液体积的0.5%-2.5%。
4.按权利要求1所述的水产鱼皮明胶海绵，其特征在于:所述水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比为9:1-5:5，且壳聚糖脱乙酰度为85%。
5.一种权利要求1所述的水产鱼皮明胶海绵的制备方法，其特征在于: 将水产鱼皮明胶溶于30-50°C水浴条件下的醋酸溶液中，真空脱气15-30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40—6(TC冷冻干燥20-30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12_20h，除去游离的醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵； 或，将水产鱼皮明胶溶于30-50°C水浴条件下的醋酸溶液中，而后加入质量浓度为0.5%戊二醛，充分混匀后，真空脱气15-30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40-60°C冷冻干燥20-30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12_20h，除去游离的戊二醛和醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵； 或，将水产鱼皮明胶与壳聚糖分别溶于30-50°C水浴条件下的醋酸溶液中，而后混合混合液中鱼皮明胶和壳聚糖总浓度为10mg/mL，混合液真空脱气15-30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40-6(TC冷冻干燥20_30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12-20h，除去游离的醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵； 或，将水产鱼皮明胶与壳聚糖分别溶于30-50°C水浴条件下的醋酸溶液中，而后混合混合液中鱼皮明胶和壳聚糖总浓度为10mg/mL，混合液中再加入质量浓度为0.5%戊二醛，充分混匀后真空脱气15-30min后，于4°C过夜交联，_20°C预冷8h，然后-40-6(TC冷冻干燥20-30h，冷冻干燥后于50-60°C真空干燥烘箱中烘12-20h，除去游离的戊二醛和醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵。
6.按权利要求4所述的水产鱼皮明胶海绵的制备方法，其特征在于:所述水产鱼皮明胶为罗非鱼鱼皮明胶，其为三螺旋结构，分子量300kDa左右，浓度为5mg/mL-30mg/mL。
7.按权利要求4所述的水产鱼皮明胶海绵的制备方法，其特征在于:所述水产鱼皮明胶与壳聚糖质量比为9:1-5:5，且壳聚糖脱乙酰度为85%。
8.按权利要求4所述的水产鱼皮明胶海绵的制备方法，其特征在于:将水产鱼皮明胶与壳聚糖分别溶解于0.05mol/L醋酸溶液中，分别在50°C水浴中充分溶解，溶解后将壳聚糖醋酸溶液缓缓加入到水产鱼皮明胶醋酸溶液中，混匀后，磁力搅拌条件下加入1%混合液体积的0.5%戊二醛交联，搅拌混匀后将混合液真空脱气20min，倒入模具中，4°C过夜交联，-20°C预冷8h，然后_60°C冷冻干燥20h，取出已成型的海绵产物，于60°C真空干燥烘箱中烘12h，除去游离的 戊二醛和醋酸分子，即得水产鱼皮明胶海绵。
【文档编号】C08J3/24GK103525097SQ201310503401
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】史文军, 闫鸣艳, 秦松, 张朝晖, 崔红利 申请人:中国科学院烟台海岸带研究所