一种肌腱明胶及生物热熔胶的制备方法

本发明涉及生物胶水，尤其涉及一种肌腱明胶及生物热熔胶的制备方法。

背景技术：

1、组织粘合剂是一种医用材料，其可以将组织相互粘合来快速闭合和修复伤口，并具有缩短手术时间和促进组织再生等众多优点。随着中国步入老龄化社会，对于组织粘合剂的需求也急剧攀升。目前，纤维蛋白胶是临床上最常用的组织粘合剂，但存在粘合强度低和病毒感染风险等问题。氰基丙烯酸酯基粘合剂具有很高的粘合力，但降解产物毒性较大。此外，由天然高分子制备的化学交联粘合剂表现出较高的生物相容性，但是反应性官能团会引发炎症反应，且这类粘合剂使用前需分别溶解双组分，临床操作的便捷性欠缺。基于上述原因，需要开发具有出色生物相容性和组织粘附力的单组分组织粘合剂。若能开发成功，对我国临床医疗器械的发展将具有重要的现实意义。

2、目前温敏性水凝胶材料被广泛用于生物医学领域，包括合成和天然两大类，合成类主要包含泊洛沙姆(pluronic)、聚n-异丙基丙烯酰胺和聚乙二醇，而天然类主要包含壳聚糖、纤维素、胶原蛋白、明胶和琼脂糖。这些水凝胶材料大部分为正温敏性，且存在不可降解、机械强度低、组织粘附力弱等问题。琼脂糖、胶原蛋白和明胶具有负温敏性，在低温下是凝胶状态，升温可发生凝胶到溶胶的转变。然而，考虑到琼脂糖水凝胶存在热转变温度过高(60℃以上)且体内难降解，胶原蛋白在磷酸缓冲液(pbs)中的溶解性低，两者难以应用。相较前两者，明胶溶解性和组织粘性好，可被体内生物酶降解吸收，更具有优势。然而，当前市售明胶制备的水凝胶，其热转变温度(凝胶化温度)普遍在25-32℃之间，远低于体温的37℃，明胶水溶液接触组织表面无法冷却凝固成胶，即无法闭合和修复伤口。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种肌腱明胶及生物热熔胶的制备方法。本发明通过对原料及制备工艺的优化，肌腱胶原蛋白在温度的作用下，氢键发生断裂，三螺旋结构发生解旋，随后控制胶原蛋白解旋的程度，制备得到含大量高分子的α链及其二聚体(β链)的肌腱明胶。使用本发明提取的肌腱明胶经加热等工艺，得到了具有超体温的高热转变温度的生物热熔胶。由本发明所述方法提取的肌腱明胶制备的生物热熔胶，通过调节温度表现出良好的流动性和组织粘附性，可应用于食品、医药、环境及生物材料等领域。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明首先保护一种肌腱明胶的制备方法，包括如下步骤：

4、s1：将动物肌腱组织预处理后，冷冻，粉碎，向粉碎的动物肌腱组织中加氢氧化钠溶液浸泡后，清洗过滤，向过滤后的动物肌腱组织中加酸化剂酸化，清洗，过滤后，打碎匀浆，得到组织匀浆液；

5、s2：向组织匀浆液中加水后加热搅拌浸提，过滤、离心，将上清液透析，再次过滤，将滤液冷冻干燥，得到肌腱明胶。

6、进一步地，步骤s1中，所述动物肌腱组织包括猪肌腱组织、马肌腱组织、牛肌腱组织、羊肌腱组织、驴肌腱组织、骆驼肌腱组织、鹿肌腱组织、鸵鸟肌腱组织、火鸡肌腱组织、羊驼肌腱组织中的至少一种。

7、进一步地，步骤s1中，所述预处理是将动物肌腱组织清洗后，加有机溶剂脱脂，得到脱脂的动物肌腱组织；所述有机溶剂包括乙醇、乙醚、丙酮中的一种或多种。

8、进一步地，步骤s1中，所述冷冻的温度为-20～-80℃，时间为2小时～4天；

9、所述粉碎是指将动物肌腱粉碎为块状；

10、所述冷冻前还包括对预处理后的动物肌腱组织进行清洗和压滤脱水处理；

11、所述氢氧化钠溶液的浓度为2g/l；所述粉碎的肌腱组织与氢氧化钠溶液的质量体积比为20g：1l；所述浸泡的温度为4℃，时间为24h。

12、进一步地，步骤s1中，所述过滤后的动物肌腱组织与酸化剂的质量体积比为20g：1l；所述酸化剂是将醋酸加水得到；所述酸化剂中醋酸的含量为20～40ml/l；所述酸化的温度为0～4℃，时间为12～48h。

13、所述打碎匀浆的速度为15000～18000r/min，时间为10～30s。

14、进一步地，步骤s2中，所述组织匀浆液与水的体积比为1：0.5～1：2；所述浸提的温度为50～70℃，时间为2～4h；所述离心的速度为5000～15000r/min，时间3～10min。

15、进一步地，步骤s2中，所述冷冻干燥的温度为-40～-80℃。

16、本发明还保护一种所述制备方法制备的肌腱明胶。

17、本发明同时保护一种所述明胶制备的高热转变生物热熔胶。

18、本发明也保护一种所述高热转变生物热熔胶的制备方法，所述制备方法为：将所述的肌腱明胶或所述制备方法制备的肌腱明胶溶于缓冲液，加热后，超声消泡，并转移至注射器，冷却固化成胶，得到高热转变生物热熔胶；

19、进一步地，所述缓冲液为pbs缓冲液，所述pbs缓冲液为1xpbs，ph为7.4，所述肌腱明胶与缓冲液的质量体积比为100～300mg：1ml；所述加热的温度为60℃，时间为1h；

20、进一步地，所述高热转变生物热熔胶的热转变温度为37.5～45℃。

21、本发明有益的技术效果在于：

22、本发明通过选择合适的肌腱组织，利用简单的解旋，而非酶解的提取工艺，保留了大量高分子量的α链及其二聚体(β链)，使得高浓度明胶液经加热后具有超体温的热转变温度，从而得到高热转变生物热熔胶。

23、本发明制备的生物热熔胶的高热转变温度超过人体正常体温，解决了现有明胶热转变温度远低于体温，明胶水溶液接触组织表面无法冷却凝固成胶，从而无法实现闭合和修复伤口。本发明的高热转变生物热熔胶可以实现37.5-45℃的高热转变温度，通过调节温度表现出良好的流动性和组织粘附性，并且由于它可以作为单组分组织粘合剂，操作便捷。

24、同时，本发明的生物热熔胶不需要对明胶进行修饰及添加任何化学交联剂，提供了一个简单可控、大幅增强水凝胶机械性能的方法。此外，由于本发明的组织胶粘剂使用明胶作为主要原料，因此具有优异的生物相容性。同时还可以作为药物递送载体(局部递送载体或缓释递送载体)，例如通过混合各种药物来递送。该药物没有特别限制，例如抗癌药、抗炎药、抗血栓药、抗生素、生物制剂、成纤维细胞生长因子、血管内皮细胞生长因子、肝细胞生长因子、造影剂等。

技术特征：

1.一种肌腱明胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述动物肌腱组织包括猪肌腱组织、马肌腱组织、牛肌腱组织、羊肌腱组织、驴肌腱组织、骆驼肌腱组织、鹿肌腱组织、鸵鸟肌腱组织、火鸡肌腱组织、羊驼肌腱组织中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述预处理是将动物肌腱组织清洗后，加有机溶剂脱脂，得到脱脂的动物肌腱组织；所述有机溶剂包括乙醇、乙醚、丙酮中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述冷冻的温度为-20～-80℃，时间为2小时～4天；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述过滤后的动物肌腱组织与酸化剂的质量体积比为20g：1l；所述酸化剂是将醋酸加水得到；所述酸化剂中醋酸的含量为20～40ml/l；所述酸化的温度为0～4℃，时间为12～48h；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述组织匀浆液与水的体积比为1：0.5～1：2；所述浸提的温度为50～70℃，时间为2～4h；所述离心的速度为5000～15000r/min，时间3～10min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述冷冻干燥的温度为-40～-80℃。

8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备的肌腱明胶。

9.一种权利要求8所述明胶制备的高热转变生物热熔胶。

10.一种权利要求9所述高热转变生物热熔胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将权利要求8所述的肌腱明胶或权利要求1-7任一项所述制备方法制备的肌腱明胶溶于缓冲液，加热后，超声消泡，并转移至注射器，冷却固化成胶，得到高热转变生物热熔胶；

技术总结
本发明公开了一种肌腱明胶及生物热熔胶的制备方法。本发明所述制备方法为：将动物肌腱组织预处理后，冷冻，粉碎，加碱液浸泡后，清洗过滤，加酸化剂酸化，清洗过滤后，打碎匀浆，再加水混合后，加热搅拌浸提，过滤、离心，透析，再次过滤，将滤液冷冻干燥，得到肌腱明胶，加缓冲液，加热，消泡、固化得到生物热熔胶。本发明通过肌腱胶原蛋白氢键发生断裂，三螺旋结构发生解旋，随后控制胶原蛋白发生解旋的程度，制得含大量高分子的α链及其二聚体(β链)的肌腱明胶，进而制备高热转变热熔胶，所制备的生物热熔胶通过调节温度表现出良好的流动性和组织粘附性，可应用于食品、医药、环境及生物材料等领域。

技术研发人员：陈曦,赵怡琳,纪倩,陈敬华
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19