具有温敏性能的胶原蛋白敷料及其制备方法技术领域
本发明涉及胶原蛋白领域，具体地指一种具有温敏性能的胶原蛋
白敷料及其制备方法。
背景技术
温敏凝胶也称为热敏凝胶，是一类在某一特定温度下发生溶胀或
强烈收缩的凝胶,这一特定温度称为凝胶的最低临界溶解温度
(LCST)，可分为热胀型温敏凝胶和热缩型温敏凝胶。首先观察到凝胶
温敏性能的是Tanaka，发现N,N-次甲基双丙烯酰胺交联的聚丙烯酰
胺凝胶的溶胀性能在某一临界温度附近,随着温度的微小变化,其体积
变化可达几十至几百倍。
目前普遍使用的N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类温敏凝胶，其
LCST在32～33℃左右，在相变温度LCST下体积会发生突变从而实
现对药物释放的控制，常常通过向N-异丙基丙烯酰胺的高分子链中
添加亲水或疏水基团来调解凝胶的LCST，使其具有与人体体温相适
应的相变温度，因此N-异丙基丙烯酰胺在医药、生物工程领域具有
广泛的应用前景。胶原蛋白是一组由多种糖蛋白分子组成的大家族,
广泛分布于人体各组织器官中，它是人体最主要的结构蛋白，以结缔
组织中含量最高，约占机体总蛋白的25％，目前已发现并确认了25
种类型的胶原蛋白。胶原蛋白基于其结构及特性，作为生物材料在组
织创伤后的止血、修复、缺损性填充，以及用于组织工程支架而发展
起来的再生医学中发挥着巨大作用。
虽然已经存在各种以胶原蛋白为基材，添加壳聚糖、羧甲基纤维
素等其它材料制作而成的胶原蛋白敷料，但是具有人体体温感应的智
能胶原蛋白敷料并未发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有温敏性能的胶原蛋白敷料及其制
备方法，该胶原蛋白敷料一方面增加了胶原蛋白的温敏性能，使其在
人体体温的作用下较短时间内转相为凝胶状，从而在一定时间范围内
稳定存在；另一方面，改善了胶原蛋白敷料的交联度，使其在体内自
然降解的时间延长，可作为缓释载体使用。
为实现上述目的，本发明提供的一种具有温敏性能的胶原蛋白敷
料，所述胶原蛋白敷料的原料按重量份数比计包括1份的胶原蛋白酶
解液、16～25份的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和70～90份的纯化
水。
进一步地，所述胶原蛋白敷料的原料还包括辅料，所述辅料按重
量份数比计由0.05～0.1份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、
0.002～0.01份的过硫酸铵(APS)和0.002～0.01份的四甲基乙二胺
(TEMED)组成。
再进一步地，所述胶原蛋白敷料的原料按重量份数比计包括1份
的胶原蛋白酶解液、16～22份的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、
0.06～0.08份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、0.004～0.01份的过硫
酸铵(APS)、0.004～0.008份的四甲基乙二胺(TEMED)和75～95
份的纯化水。
再进一步地，所述胶原蛋白敷料的原料按重量份数比计包括1份
的胶原蛋白酶解液、18份的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、0.07份
的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、0.005份的过硫酸铵(APS)、0.005
份的四甲基乙二胺(TEMED)和80份的纯化水。
再进一步地，所述胶原蛋白酶解液的浓度为7～8mg/mL。
再进一步地，所述胶原蛋白酶解液的制备方法，包括以下步骤：
1)去除牛跟腱上的粗皮毛和皮下脂肪，将牛跟腱置于脱脂剂中
进行脱脂处理，水洗，其中，所述脱脂剂是丙酮和乙醇按重量比3～1
︰1混合而成；
2)将洗净的牛跟腱倒入组织捣碎机中在8000～14000rpm/min条
件下搅拌10～30min成糊状，再将糊状的牛跟腱和质量分数为5％的
NaCl溶液按重量比1︰10～20混合均匀，然后置于搅拌机上搅拌
12～24h，过滤，用蒸馏水重复冲洗3～5次，沥干，得到处理料；
3)向处理料按质量比加入1份0.5～0.8moL/L的冰醋酸和3份
600～700mg/L的胃蛋白酶的混合物；室温持续搅拌20～30h得到反应
液，再利用0.5～0.8moL/L的冰醋酸调节反应液的pH至5；
4)向反应液中加入NaCl饱和溶液，搅拌20～30h，离心弃上清，
得到沉淀物；再向沉淀物中滴加摩尔浓度为0.5～0.8moL的冰醋酸使
一级沉淀物完全溶解，离心，取上清液并用0.5～0.8moL/L的冰醋酸
调节pH至7.5；
5)向上清液中加入NaCl饱和溶液，搅拌20～30h，离心弃上清，
得到沉淀物，再向沉淀物中滴加摩尔浓度为0.5～0.8moL的冰醋酸使
沉淀物完全溶解，得到溶解液；
6)以蒸馏水为透析外液对溶解液透析24～30h，即得胶原蛋白酶
解液。
本发明还提供了一种具有温敏性能的胶原蛋白敷料的制备方法，
包括以下步骤：
1)按重量份数比计称取1份的胶原蛋白酶解液、16～25份的N-
异丙基丙烯酰胺、0.05～0.1份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.002～0.01
份的过硫酸铵、0.002～0.01份的四甲基乙二胺和70～90份的纯化水，
备用；
2)将胶原蛋白酶解液和N-异丙基丙烯酰胺溶解于纯化水中，搅
拌均匀，得到混合液；
3)向混合液中加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下机械
搅拌10～30min使各组分混合均匀；继续搅拌同时加入过硫酸铵和四
甲基乙二胺，并在30～38℃水浴中充氮反应6～8h，得到反应液；
4)将反应液平铺于不锈钢托盘中，于-40℃条件下冻干，即制得
胶原蛋白敷料。
作为优选方案，所述步骤1)中，胶原蛋白酶解液的浓度为
7～8mg/mL。
作为优选方案，所述步骤1)中，胶原蛋白酶解液的制备方法，
包括以下步骤：
1)去除牛跟腱上的粗皮毛和皮下脂肪，将牛跟腱置于脱脂剂中
进行脱脂处理，水洗，其中，所述脱脂剂是丙酮和乙醇按重量比3～1
︰1混合而成；
2)将洗净的牛跟腱倒入组织捣碎机中在8000～14000rpm/min条
件下搅拌10～30min成糊状，再将糊状的牛跟腱和质量分数为5％NaCl
溶液按重量比1︰10～20混合均匀，然后置于搅拌机上搅拌12～24h，
过滤，用蒸馏水冲洗感觉，重复冲洗3～5次，沥干，得到处理料；
3)向处理料按质量比加入1份0.5～0.8moL/L的冰醋酸和3份
600～700mg/L的胃蛋白酶的混合物；室温持续搅拌20～30h得到反应
液，再利用0.5～0.8moL/L的冰醋酸调节反应液的pH至5；
4)向反应液中加入NaCl饱和溶液，搅拌20～30h，离心弃上清，
得到沉淀物；再向沉淀物中滴加摩尔浓度为0.5～0.8moL的冰醋酸使
一级沉淀物完全溶解，离心，取上清液并用0.5～0.8moL/L的冰醋酸
调节pH至7.5；
5)向上清液中加入NaCl饱和溶液，搅拌20～30h，离心弃上清，
得到沉淀物，再向沉淀物中滴加摩尔浓度为0.5～0.8moL的冰醋酸使
沉淀物完全溶解，得到溶解液；
6)以蒸馏水为透析外液对溶解液透析24～30h，即得胶原蛋白酶
解液。
本发明中原料选择的理论基础
N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类温敏凝胶的LCST在32～33℃左
右，在相变温度LCST下体积会发生突变从而实现对药物释放的控
制，常常通过向N-异丙基丙烯酰胺的高分子链中添加亲水或疏水基
团来调解凝胶的LCST，使其具有与人体体温相适应的相变温度，因
此N-异丙基丙烯酰胺在医药、生物工程领域具有广泛的应用前景。
本发明的有益效果在于：
胶原蛋白本身具有良好的生物相容性的材料被广泛运用，一般的
胶原制品在体内的酶解速度较快，这样就导致胶原本身作为骨架使用
或者作为止血材料并提供伤口愈合所需营养时并不能发挥长效稳定
的功效。这样需要发明一种新型的具有恒定并且更加缓和释放的胶原
蛋白载体。一方面作为缓释骨架，改性后的胶原蛋白可以为更多药品
提供缓释支架，增加药物在药剂上的突破；另一方面，改性后的胶原
蛋白拥有与人体37°更为接近的温敏性能，在机体的体温调节下能
够智能响应，调节载体支架的三维构型，从而控制其作为药物支架时
药物的释放速率。另外，作为机体本身在不同病理条件下，不同部位
的体温会有差异，这种温敏响应胶原骨架可以更好的通过体温调节不
同药物的最适释放速率。
本发明在寻找具有温敏性能的材料上做了大量工作，最后通过验
证发现NIPAAm与胶原蛋白的组合所制作成型的敷料具有与人体更
为接近的突变温度。通过一系列的实施案例，寻找到胶原与NIPAAm
的最佳比例，并且在辅料的选择上及比重上做了大量研究工作，制作
出具有良好的吸水性能的敷料，在电镜扫描中可以发现骨架的密度和
孔径大小最为合适。
在胶原蛋白敷料的制作工艺中，催化剂、引发剂所使用的量进行
了大量的探究，寻找到合适的比例，一方面能促进胶原蛋白和
NIPAAm的交联，另一方面尽量降低辅料的使用来满足敷料最终良好
的生物相容性。
附图说明
图1为胶原蛋白敷料1～4的样品与空白的纯胶原蛋白敷料的
SEM扫描电镜下观察图；
其中，图1A为胶原蛋白敷料1样品的SEM扫描电镜下观察图；
图1B为胶原蛋白敷料2样品的SEM扫描电镜下观察图；
图1C为胶原蛋白敷料3样品的SEM扫描电镜下观察图；
图1D为胶原蛋白敷料4样品的SEM扫描电镜下观察图；
图1E为空白的纯胶原蛋白敷料的SEM扫描电镜下观察图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明
的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
一种具有温敏性能的胶原蛋白敷料，所述胶原蛋白敷料的原料按
重量份数比计包括1份的胶原蛋白酶解液、16～25份的N-异丙基丙烯
酰胺(NIPAAm)和70～90份的纯化水。
所述胶原蛋白敷料的原料还包括辅料，所述辅料按重量份数比计
由0.05～0.1份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、0.002～0.01份的过
硫酸铵(APS)和0.002～0.01份的四甲基乙二胺(TEMED)组成。
具有温敏性能的胶原蛋白敷料的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份数比计称取1份的胶原蛋白酶解液、16～25份的N-
异丙基丙烯酰胺、0.05～0.1份的N,N-亚甲基双丙烯酰胺、0.002～0.01
份的过硫酸铵、0.002～0.01份的四甲基乙二胺和70～90份的纯化水，
备用；
2)将胶原蛋白酶解液和N-异丙基丙烯酰胺溶解于纯化水中，搅
拌均匀，得到混合液；
3)向混合液中加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下机械
搅拌10～30min使各组分混合均匀；继续搅拌同时加入过硫酸铵和四
甲基乙二胺，并在30～38℃水浴中充氮反应6～8h，得到反应液；
4)将反应液平铺于不锈钢托盘中，于-40℃条件下冻干，即制得
胶原蛋白敷料。
上述使用的原料大部分购于市面，其中，
胶原蛋白酶解液的制备方法，包括以下步骤：
1)去除牛跟腱上的粗皮毛和皮下脂肪，将牛跟腱置于脱脂剂中
进行脱脂处理，水洗，其中，所述脱脂剂是丙酮和乙醇按重量比3～1
︰1混合而成；
2)将洗净的牛跟腱倒入组织捣碎机中在8000～14000rpm/min条
件下搅拌10～30min成糊状，再将糊状的牛跟腱和质量分数为5％的
NaCl溶液按重量比1︰10～20混合均匀，然后置于搅拌机上搅拌
12～24h，过滤，用蒸馏水重复冲洗3～5次，沥干，得到处理料；
3)向处理料按质量比加入1份0.5～0.8moL/L的冰醋酸和3份
600～700mg/L的胃蛋白酶的混合物；室温持续搅拌20～30h得到反应
液，再利用0.5～0.8moL/L的冰醋酸调节反应液的pH至5；
4)向反应液中加入NaCl饱和溶液，搅拌20～30h，离心弃上清，
得到沉淀物；再向沉淀物中滴加摩尔浓度为0.5～0.8moL的冰醋酸使
一级沉淀物完全溶解，离心，取上清液并用0.5～0.8moL/L的冰醋酸
调节pH至7.5；
5)向上清液中加入NaCl饱和溶液，搅拌20～30h，离心弃上清，
得到沉淀物，再向沉淀物中滴加摩尔浓度为0.5～0.8moL的冰醋酸使
沉淀物完全溶解，得到溶解液；
6)以蒸馏水为透析外液对溶解液透析24～30h，即得胶原蛋白酶
解液，其中，胶原蛋白酶解液的浓度为7～8mg/mL。
根据上述原料和胶原蛋白敷料的制备方法，制备胶原蛋白敷料，
其组份配方如下表1所示：
表1
上述配方制备得到胶原蛋白敷料1～8，将胶原蛋白敷料1～8与一
般的胶原蛋白敷料进行性能测试，
1、吸水率测试：
取胶原蛋白敷料1～8的样品与空白的纯胶原蛋白敷料各180mg，
分别量取敷料厚度，然后将其分别浸入到蒸馏水中,浸泡30min后取
出称重。计算公式为：
吸水率＝(Wt-Wo)/Wo，式中Wt-润湿敷料质量，Wo-干敷料
重量。
经过实际测量计算胶原蛋白敷料的吸水率如下表2所示。
表2
2)敷料微观结构观察
按照0.2cm×0.2cm大小取胶原蛋白敷料1～4的样品本实施示
例中四个样品与空白的纯胶原蛋白敷料后，喷金，SEM扫描电镜下
观察。
如图1所示，图1A-E其中图B中电镜扫描显示该温敏胶原蛋白
敷料的骨架密度高，说明其具有更长效的降解速率，并且图B中敷
料的孔隙率较高，孔径较大，故在吸水率上具有良好的性能，与实验
一致。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明
做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实
施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施
例，这些实施例都属于本发明保护范围。