一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架及其制备方法.pdf

本发明提供一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架的制备方法包括以醋酸溶液为溶剂，胶原、壳聚糖为溶质配制胶原/壳聚糖共混液，并加入1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺混合交联剂，混合后再加入壳聚糖交联剂，最后除气泡后注入模型，再置于超低温冰箱中冷冻接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架。

1.  一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架的制备方法，包括以下步骤：
a.以质量百分比浓度为2％的醋酸溶液为溶剂、胶原为溶质配制3mg/ml～10mg/ml的胶原溶液；
b.按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为0.1～9∶1的比例将壳聚糖加入到上述a的胶原溶液中，用高速分散机充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
c.在上述b的胶原/壳聚糖的共混液中加入混合交联剂，所加混合交联剂在共混液中的质量浓度为0.01～1％，所述混合交联剂是指1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺在常温下搅拌交联至少12h的混合溶液，其中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺与N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为1～4∶1；
d.在上述c最终所得的混合液中再加入壳聚糖交联剂，所加壳聚糖交联剂在共混液中的质量浓度为0.01～1％，并在常温下搅拌交联至少12h；
e.将上述d最终所得的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于超低温冰箱中冷冻至少24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架。

2.  根据权利要求1所述胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架的制备方法，其特征在于所述壳聚糖交联剂为戊二醛、聚乙二醇双缩水甘油醚或聚丙三醇三缩水甘油醚。

3.  一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架，其特征在于：它由权利要求1或2所述的制备方法所制得。

一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架及其制备方法
技术领域：
本发明涉及人工角膜材料技术领域，具体是指一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架及其制备方法。
背景技术：
角膜病是仅次于白内障的第二大致盲眼病，角膜移植是目前治疗角膜盲的有效方法，但是面临着角膜供体严重缺乏、术后发生免疫排斥反应和医源性散光等问题。随着组织工程技术的发展和进步，组织工程角膜将为角膜病的治疗开辟新的途径，构建组织工程角膜替代部分或全层受损角膜的核心是建立细胞与生物材料的三维立体空间复合体，理想的支架材料一直是制约组织工程角膜发展的瓶颈问题.
胶原、壳聚糖由于其良好的生物相容性等特点而广泛应用于组织工程支架材料。胶原纤维是天然角膜基质层的主要组成成分，胶原蛋白占角膜干重的75％。胶原无抗原性，组织相容性好，含有某些特异的氨基酸序列，有利于种子细胞的黏附与生长，胶原的不足之处在于稳定性较差，机械强度小，降解快。而壳聚糖缺乏键合生物活性，脆性大，且降解慢、亲水性差。因而，改进胶原和壳聚糖本身的一些缺点也是胶原和壳聚糖基体复合支架需要解决的问题，而将胶原和壳聚糖共混物同时作为复合支架的基体或者将两者形成新的结构，则有望在一定程度上改善单纯胶原或壳聚糖做基体时力学强度的问题，同时获得合适的降解速度。近年来，三维立体网络支架发展十分迅速，有望很好地解决上述问题。三维立体网络支架是用化学方法将两种以上的聚合物互相贯穿成交织网络状的一类新型复相聚合物材料，是聚合物共混改性技术发展的新领域，为制造特殊性能的材料开拓了崭新的途径，目前三维立体网络技术用于胶原/壳聚糖人工角膜组织工程支架的制备没有先例，如果能成功应用该技术，将实现在胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜组织工程支架中实现支架材料的稳定性、力学性能的改善，也有望从结构和功能上实现复相聚合物的有效复合。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，通过利用三维立体网络技术将胶原和壳聚糖两种聚合物互相贯穿成交织网络状的新型复相聚合物支架，从而研发出一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架并给出其制备方法。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架的制备方法，包括以下步骤：
a.以质量百分比浓度为2％的醋酸溶液为溶剂胶原为溶质配制3mg/ml～10mg/ml的胶原溶液；
b.按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为0.1～9∶1的比例将壳聚糖加入到上述a的胶原溶液中，用高速分散机充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
c.在上述b的胶原/壳聚糖的共混液中加入混合交联剂，所加混合交联剂在共混液中的质量浓度为0.01～1％，所述混合交联剂是指1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺在常温下搅拌交联至少12h的混合溶液，其中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为1～4∶1；
d.在上述c最终所得的混合液中再加入壳聚糖交联剂，所加壳聚糖交联剂在共混液中的质量浓度为0.01～1％，并在常温下搅拌交联至少12h；
e.将上述d最终所得的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于超低温冰箱中冷冻至少24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥至少24小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架。
所述壳聚糖交联剂为戊二醛、聚乙二醇双缩水甘油醚、聚丙三醇三缩水甘油醚。
本发明与现有技术相比较有如下突出的优点：
1、本发明首次将三维立体网络的制备技术成功应用到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架的制备中，通过交联剂的桥梁作用，使得胶原、壳聚糖2种聚合物在立体网络基体中分散良好且与互相形成有效、稳定的键合。
2、由于三维立体网络是用化学方法将两种以上的聚合物互相贯穿成交织网络状的一类新型复相聚合物材料，因而本发明制备的胶原/壳聚糖三维立体网络角膜支架解决了胶原及壳聚糖复合支架力学性能不佳的问题，同时获得了合适的降解速度。
3.本发明制备工艺简单，操作简捷，易于推广应用。
具体实施方式：
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但实施方式并不仅限于此。
实施例1：
(1)用质量百分比浓度为2％的醋酸溶液配制3mg/ml的胶原溶液5ooml；
(2)按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为0.1∶1的比例将壳聚糖加入到上述(1)的胶原溶液中，采用高速分散机以100转/分的速度充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
(3)在上述(2)的胶原/壳聚糖的共混液中加入按质量百分比计总含量为0.01％的混合交联剂，在常温下搅拌交联12h，混合交联剂中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为1∶1；
(4)在上述(3)经EDC+NHS交联的胶原/壳聚糖的混合液中再加入按质量百分比计含量为0.01％的戊二醛溶液并在常温下搅拌交联12h；
(5)将上述(4)最终所得的胶原/壳聚糖的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于-5℃的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥24小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架。
实施例2
(1)用质量百分比浓度为2％的醋酸溶液配制4mg/ml的胶原溶液500ml；
(2)按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为0.25∶1的比例将壳聚糖加入到上述(1)的胶原溶液中，采用高速分散机以1000转/分的速度充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
(3)在上述(2)的胶原/壳聚糖的混合液中加入按质量百分比计总含量为0.05％的混合交联剂，在常温下搅拌交联12h，混合交联剂中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为2∶1；
(4)在上述(3)经EDC+NHS交联的胶原/壳聚糖的混合液中再加入按质量百分比计含量为0.05％的聚乙二醇双缩水甘油醚并在常温下搅拌交联12h；
(5)将上述(4)最终所得的胶原/壳聚糖的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于-10℃的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥36小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架；
实施例3
(1)用质量百分比浓度为2％的醋酸溶液配制5mg/ml的胶原溶液500ml；
(2)按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为0.65∶1的比例将壳聚糖加入到上述(1)的胶原溶液中，采用高速分散机以2000转/分的速度充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
(3)在上述(2)的胶原/壳聚糖的混合液中加入按质量百分比计总含量为0.1％的混合交联剂，在常温下搅拌交联12h，混合交联剂中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为4∶1；
(4)在上述(3)经EDC+NHS交联的胶原/壳聚糖的混合液中再加入按质量百分比计含量为0.1％的聚乙二醇双缩水甘油醚并在常温下搅拌交联12h；
(5)将上述(4)最终所得的胶原/壳聚糖的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于-20℃的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架；
实施例4
(1)用质量百分比浓度为2％的醋酸溶液配制7mg/ml的胶原溶液500ml；
(2)按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为1∶1的比例将壳聚糖加入到上述(1)的胶原溶液中，采用高速分散机以5000转/分的速度充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
(3)在上述(2)的胶原/壳聚糖的混合液中加入按质量百分比计总含量为0.5％的混合交联剂，在常温下搅拌交联12h，混合交联剂中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为4∶1；
(4)在上述(3)经EDC+NHS交联的胶原/壳聚糖的混合液中再加入按质量百分比计含量为0.5％的聚丙三醇三缩水甘油醚并在常温下搅拌交联12h；
(5)将上述(4)最终所得的胶原/壳聚糖的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于-65℃的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架；
实施例5
(1)用质量百分比浓度为2％的醋酸溶液配制10mg/ml的胶原溶液500ml；
(2)按壳聚糖∶胶原溶质的质量比为9∶1的比例将壳聚糖加入到上述(1)的胶原溶液中，采用高速分散机以8000转/分的速度充分混合后得到胶原/壳聚糖的共混液；
(3)在上述(2)的胶原/壳聚糖的混合液中加入按质量百分比计总含量为1％的混合交联剂，在常温下搅拌交联12h，混合交联剂中1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为4∶1；
(4)在上述(3)经EDC+NHS交联的胶原/壳聚糖的混合液中再加入按质量百分比计含量为1％的聚丙三醇三缩水甘油醚并在常温下搅拌交联12h；
(5)将上述(4)最终所得的胶原/壳聚糖的混合液减压、除气泡后注入模型，再置于-80℃的超低温冰箱中冷冻24小时，接着转入冷冻干燥机中冷冻干燥48小时，即得到胶原/壳聚糖三维立体网络人工角膜支架