專利名稱：谷物類醇溶蛋白管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域的材料及其制備方法，具體是一種內(nèi)徑0. 2 12mm，管長(zhǎng)《5cm的谷物類醇溶蛋白管及其制備方法。
背景技術(shù)：
組織工程概念的出現(xiàn)和近二十年的發(fā)展使我們有希望徹底治療人體組織器官的
損傷和功能障礙，這是一種通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)而直接獲得新組織和新器官的新技術(shù)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有應(yīng)用前景的治療方法[Liu Q， Tissue Engineering(組織工程)，In :Biomaterials and TissueEngineering， Shi DL ed， Beijing, Tsinghua UniversityPublishing Press, 2004，p. 195.]。在組織工程領(lǐng)域研究中，通常應(yīng)用具備生物相容性的可降解材料去誘導(dǎo)周圍組織再生或成為植入細(xì)胞粘附、生長(zhǎng)、分化的臨時(shí)支架，調(diào)節(jié)細(xì)胞生理功能。因此材料本身需兼具良好的生物相容性和可降解性，在理想情況下，支架材料在體內(nèi)以預(yù)定的速度降解、被吸收，其原有的三維空間被新生組織取代填滿，達(dá)到協(xié)助損傷部位恢復(fù)的作用。 目前常用的支架材料有1)天然生物材料，包括有活性和無(wú)活性兩類。前者取自于自體的神經(jīng)、骨骼肌、血管、膜管等；后者有如幾丁糖、明膠、膠原、殼聚糖及脫細(xì)胞細(xì)胞外基質(zhì)等；2)合成材料不可降解吸收的非生物材料，如硅膠管、聚氨酷；可降解聚合物第2代生物材料，如聚乳酸(polylactic acid， PLA)、聚乙醇酸(polyglycolic acid， PGA)及其復(fù)合材料，如聚乳酸-乙醇酸[Poly(D， L-lactidoco-glycolide， PL-GA)]。用于神經(jīng)修復(fù)的組織工程支架材料中，一類是天然活性材料，常取自于自體的神經(jīng)、骨骼肌、血管、膜管等；另一類是非生物活性材料，例如尼龍纖維管、硅膠管等[焦國(guó)豪.組織工程支架材料研究進(jìn)展.化工中間體2007 ;4 :26-34.]。在過(guò)去的幾年中，不同的生物可降解材料和非生物可降解聚合物被用于脊髓損傷模型中[Nomura H， Tator CH， Shoichet MS. Bioengineeredstrategies for spinal cordr印air (脊髓修復(fù)的生物工程策略).J Neurotra麗2006;23 :496-507. ][Novikova LN，Novikov LN，Kellerth JO. Biopolymers and biodegradablesmart implants for tissueregeneration after spinal cord injury(用于脊髓損傷組織再生領(lǐng)域的生物高聚物和靈敏生物可降解假體).Curr Opin Neurol 2003 ;16 :711-5.]。隨著材料尺度進(jìn)入納米領(lǐng)域，其理化性質(zhì)(機(jī)械性能，電性能，光學(xué)性能，與細(xì)胞的接觸反應(yīng)，磁性等)得到了極大的提高[B. D. Fahl腿n， Materials Chemistry(材料化學(xué))，Springer, Dordrecht, Netherlands, 2007. ] [Y皿xiao Liu， Mary B. Chan-Park.Hydrogel based on interpenetrating polymernetworks of dextran and gelatin forvascular tissue engineering(用于管組織工程領(lǐng)域的基于葡聚糖和明膠高聚物網(wǎng)絡(luò)的水凝膠) Biomaterials 2009 ;30 :196-207.]。 過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1593354A，
公開(kāi)日2005年3月16日，記載了一種"一種神經(jīng)組織工程管狀支架及其制備方法"，該技術(shù)涉及一種殼聚糖管，內(nèi)灌生物來(lái)源填充基，具有利于細(xì)胞黏附、生長(zhǎng)，適于神經(jīng)損傷修復(fù)、再生的多通道仿生結(jié)構(gòu)；然而管內(nèi)徑在1 5mm，無(wú)法適用于直徑在微米級(jí)的損傷軟管組織，同時(shí)其制備工藝需要專用模具和長(zhǎng)時(shí)間的極低溫配合冷凍干燥技術(shù)，整個(gè)操作流程耗時(shí)耗人工；另有中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101554490A，
公開(kāi)日2009年10月14日，記載了一種"一種制備可生物降解的組織工程用血管中間層支架材料的方法"，該技術(shù)涉及一種組織工程管采用人類膠原蛋白和脫膠絲素，由特殊模具加工成內(nèi)徑5mm的管，然而采用的交聯(lián)劑戊二醛對(duì)人體有毒害作用；中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1360484A，
公開(kāi)日2002年7月24日，記載了一種"人工神經(jīng)管"，該技術(shù)涉及采用可降解聚合材料(如聚乙醇酸、聚乳酸等)，制備出具有5 30 ii m網(wǎng)孔的網(wǎng)狀管，管壁外被膠原或明膠等物質(zhì)(膠原空隙填充昆布氨酸)。 進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)US5925053，
公開(kāi)日1999年8月20日，記載了 ——禾中"Multi—lumen polymeric guidance channel, method for promoting nerveregeneration, and method of manufacturing a multi—lumen nerve guidancechannel (多腔聚合導(dǎo)管， 一種促進(jìn)神經(jīng)再生的方法，和制備這種多腔神經(jīng)導(dǎo)管的方法)"，該技術(shù)采用具生物相容性的高分子材料(如聚乳酸)，制備出一種多腔神經(jīng)導(dǎo)管，管內(nèi)含有5 5000個(gè)直徑2 500 ii m的腔體。 然而，由于上述常規(guī)生物材料具有的自身缺陷殼聚糖和膠原蛋白力學(xué)性能差，難以滿足神經(jīng)導(dǎo)管或血管所要求的柔韌性；聚乳酸降解后的局部酸性引起的炎癥反應(yīng)；導(dǎo)管不具備導(dǎo)電性等。同時(shí)在制備導(dǎo)管的工藝過(guò)程中還存在以下缺陷需要特殊模具；材料在成管過(guò)程中使用有毒的交聯(lián)劑；需要耗能的特殊條件的干燥。本發(fā)明從材料本身的創(chuàng)新性著手，試圖克服這些缺陷。 玉米醇溶蛋白(玉米的主要蛋白質(zhì))是一類良好的天然生物材料，且價(jià)格便宜、來(lái)源豐富，因此在食品、造紙、印刷、紡織以及醫(yī)藥衛(wèi)生等方面被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，玉米醇溶蛋白逐漸在組織工程領(lǐng)域嶄露頭角。電紡絲技術(shù)的應(yīng)用拓寬了玉米醇溶蛋白的可加工性，然而，未見(jiàn)制備玉米醇溶蛋白空心管及應(yīng)用于組織工程管領(lǐng)域的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種谷物類醇溶蛋白管及其制備方
法，可作為組織工程管應(yīng)用于神經(jīng)導(dǎo)管、氣管、血管等生物醫(yī)學(xué)和組織工程領(lǐng)域，協(xié)助受損
管狀軟組織再生和功能恢復(fù)。 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明涉及一種谷物類醇溶蛋白管，該蛋白管的內(nèi)徑為0. 28 12mm，平均壁厚為27 129 ii m，管長(zhǎng)為1 5cm ; 所述的蛋白管的組分及其含量為98 100%谷物類醇溶蛋白和0 2%聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯或其他導(dǎo)電聚合物。 所述的谷物類醇溶蛋白為玉米、大米、小米、大麥、小麥、裸麥或燕麥中的一種的醇溶蛋白。 本發(fā)明涉及上述谷物類醇溶蛋白管的制備方法，包括以下步驟
第一步、將谷物類醇溶蛋白與有機(jī)溶劑混合得到蛋白溶液； 所述的谷物類醇溶蛋白是指濃度為100mg/ml 300mg/ml的玉米、大米、小米、大麥、小麥、裸麥或燕麥中的一種的醇溶蛋白；
所述的有機(jī)溶劑是指濃度為60% 90%的乙醇； 第二步、采用模具浸提蛋白溶液后進(jìn)行干燥處理并將蛋白管從模具中脫出；
所述的模具是指聚四氟乙烯、不銹鋼或乳膠制成的棒或管，該棒的外徑或管的內(nèi)徑為0. 2mm 12mm ; 所述的浸提是指模具浸入蛋白溶液6 10秒后提出； 所述的干燥處理是指將模具置于30 6(TC環(huán)境下干燥5 15分鐘或?qū)⒛＞咧糜诔叵蚂o置8 10小時(shí)。 第三步、對(duì)蛋白管進(jìn)行第二次浸提，使其外部形成納米級(jí)球形結(jié)構(gòu)表面，最后經(jīng)定形處理，制成谷物類醇溶蛋白管。 所述的二次浸提是指將蛋白管浸入蛋白微球溶液(谷物類醇溶蛋白3 48mg/ml，乙醇含量35 45% )6 10秒后提出； 所述的定型處理是指將谷物類醇溶蛋白管浸泡在塑化劑中1 4小時(shí)后取出并置于室溫環(huán)境下靜置1 5分鐘。 所述的塑化劑是指濃度為lmol/L的檸檬酸水溶液或其他塑化劑水溶液。
第四步、沉積導(dǎo)電聚合物于蛋白管上，制得具有導(dǎo)電性的谷物類醇溶蛋白管。
所述的沉積法是蛋白管靜置于聚合的導(dǎo)電聚合物單體中3 12小時(shí)，取出并置于室溫環(huán)境下靜置5 10分鐘。 所述的導(dǎo)電聚合物是聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯或其他導(dǎo)電聚合物。
本發(fā)明采用浸提法制得的蛋白管1)具有良好的內(nèi)表面由谷物類醇溶蛋白微球形成的納米級(jí)微球表面，這種具備納米級(jí)別粗糙表觀的內(nèi)表面比表面積大、粗糙度均勻，利于細(xì)胞的黏附、生長(zhǎng)和神經(jīng)突起的延伸。這種內(nèi)表面還可通過(guò)調(diào)節(jié)微球顆粒大小、數(shù)量，引導(dǎo)神經(jīng)突起定向攀爬、細(xì)胞靶向生長(zhǎng)；2)兼具良好的力學(xué)性能和生物降解性。 一般來(lái)講，力學(xué)性能良好的支架材料，其降解能力相對(duì)不如人意，而降解能力良好的支架材料，需要改性以增強(qiáng)力學(xué)性能，這就增大了引入不利于生物相容性的成分的可能性。本發(fā)明所制備的蛋白管具有良好的力學(xué)性能，可滿足橋接生物組織所需的力學(xué)強(qiáng)度(硬度和韌度)，優(yōu)于其他天然生物材料；管材本身均為谷物類醇溶蛋白，這種蛋白及其降解產(chǎn)物均無(wú)毒，且易于降解，優(yōu)于常見(jiàn)合成生物材料；3)具有良好的可修飾性。本發(fā)明的蛋白管可在成管后對(duì)其內(nèi)外壁進(jìn)行修飾，不論是相同材質(zhì)(如谷物類醇溶蛋白微球)還是不同材質(zhì)(如導(dǎo)電高分子聚苯胺、包藥脂質(zhì)體)，抑或是從二維尺度(如管壁表面)到三維空間的修飾，如給管腔灌注膠原、瓊脂糖、水凝膠等物質(zhì)，或填充谷物類醇溶蛋白電紡絲等，都易于實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所使用的方法1)操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)節(jié)能?，F(xiàn)有制管工藝在管材的干燥環(huán)節(jié)，幾乎都采用長(zhǎng)時(shí)間低溫冷凍配合冷凍干燥技術(shù)，整個(gè)流程耗時(shí)12小時(shí)至數(shù)天不等，不利于節(jié)能環(huán)保；此外，由于采用特殊模具成管，模具本身造價(jià)并不低廉，同時(shí)還存在損耗和維護(hù)的成本，在推廣使用時(shí)較為受限。而本發(fā)明所采用的方法僅需室溫過(guò)夜靜置或使用吹風(fēng)機(jī)不超過(guò)3小時(shí)即可；本發(fā)明所用的模具為市售商品，價(jià)格低廉、隨處可得、能反復(fù)多次使用；2)具有通用簡(jiǎn)便性。本發(fā)明所提供的制備方法可通用于制備0. 2 12mm內(nèi)徑的組織工程管，管徑的可控性使制備的管材可滿足不同損傷管狀軟組織的需求，如神經(jīng)管、輸尿管、氣管、血管等，極大的拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。 以下實(shí)施例中所涉及的蛋白溶液通過(guò)以下步驟進(jìn)行制備將濃度為100mg/ml 300mg/ml的玉米、大米、小米、大麥、小麥、裸麥或燕麥中的一種的醇溶蛋白與60% 90% 的乙醇混合后得到蛋白溶液；
實(shí)施例1 采用直徑0.28mm的聚四氟乙烯棒作為浸提模具，浸提蛋白溶液(100mg/ml 150mg/ml，乙醇含量60% 65% )4 7次，待其徹底干燥后脫去模具(可見(jiàn)蛋白管通體透 明)；再次浸提谷物類醇溶蛋白微球溶液(谷物類醇溶蛋白20mg/ml，乙醇含量40X);待其 完全干燥后浸入lmol/L檸檬酸水溶液，室溫孵育1 2小時(shí)后干燥，即得到可滿足橋接大 鼠視神經(jīng)尺寸及力學(xué)要求的谷物類醇溶蛋白管。蛋白管內(nèi)徑O. 28mm，平均壁厚27iim，管長(zhǎng) 《lcm，管體形態(tài)良好、管壁微球分布均勻。所述的谷物類醇溶蛋白是一種來(lái)源于玉米的醇
溶性蛋白。 實(shí)施例2 采用直徑1.6mm的聚四氟乙烯管作為浸提模具，浸提蛋白溶液(150mg/ml 200mg/ml，乙醇含量65% 70% ) 7 10次，待其徹底干燥后脫去模具(可見(jiàn)蛋白管通 體透明、均一)；再次浸提谷物類醇溶蛋白微球溶液(谷物類醇溶蛋白20mg/ml，乙醇含量 40% );待其完全干燥后浸入lmol/L檸檬酸水溶液，室溫孵育2 3小時(shí)后干燥，即得到可 滿足橋接大鼠坐骨神經(jīng)尺寸及力學(xué)要求的谷物類醇溶蛋白管。蛋白管內(nèi)徑1.6mm，平均壁 厚129ym，管長(zhǎng)《3cm，管體形態(tài)良好、管壁微球密實(shí)均勻。所述的谷物類醇溶蛋白是一種 來(lái)源于玉米的醇溶性蛋白。
實(shí)施例3 采用直徑12mm的聚四氟乙烯管作為浸提模具，浸提蛋白溶液(250mg/ml 300mg/ 1111，乙醇含量70% 80%)7 10次，待其徹底干燥后脫去模具(可見(jiàn)蛋白管通體透明)； 再次浸提谷物類醇溶蛋白微球溶液(谷物類醇溶蛋白20mg/ml，乙醇含量40% );待其完全 干燥后浸入lmol/L檸檬酸水溶液，室溫孵育3 4小時(shí)后干燥，再沉積聚苯胺于管體上， 沉積時(shí)間為12小時(shí)，即得到具有導(dǎo)電性的谷物類醇溶蛋白管。蛋白管內(nèi)徑12mm，平均壁厚 85 ii m，管長(zhǎng)《5cm，管體形態(tài)良好、通體綠色不透明，電阻值3. 9 X 103 Q ，能夠滿足體內(nèi)神經(jīng) 組織的導(dǎo)電要求。所述的谷物類醇溶蛋白是一種來(lái)源于玉米的醇溶性蛋白。
權(quán)利要求
一種谷物類醇溶蛋白管，該蛋白管的內(nèi)徑為0.28～12mm，平均壁厚為27～129μm，管長(zhǎng)為1～5cm，其特征在于所述的蛋白管的組分及其含量為98～100％谷物類醇溶蛋白和0～2％聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯。
2. —種根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、將谷物類醇溶蛋白與有機(jī)溶劑混合得到蛋白溶液；第二步、采用模具浸提蛋白溶液后進(jìn)行干燥處理并將蛋白管從模具中脫出；第三步、對(duì)蛋白管進(jìn)行第二次浸提，使其外部形成納米級(jí)球形結(jié)構(gòu)表面，最后經(jīng)定形處理，制成谷物類醇溶蛋白管。第四步、沉積導(dǎo)電聚合物于蛋白管上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第一步中所述的谷物類醇溶蛋白是指濃度為100mg/ml 300mg/ml的玉米、大米、小米、大麥、小麥、裸麥或燕麥中的一種的醇溶蛋白。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第一步中所述的有機(jī)溶劑是指濃度為60 % 90%的乙醇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第二步中所述的模具是指聚四氟乙烯、不銹鋼或乳膠制成的棒或管。
6 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第二步中所述的浸提是指模具浸入蛋白溶液6 10秒后提出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第三步中所述的二次浸提是指將蛋白管浸入含有谷物類醇溶蛋白3 48mg/ml且乙醇含量35 45%的蛋白微球溶液6 10秒后提出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第三步中所述的定形處理是指將谷物類醇溶蛋白管浸泡在塑化劑中1 4小時(shí)后取出并置于室溫環(huán)境下靜置2 5分鐘；所述的塑化劑是指濃度為lmol/L的檸檬酸水溶液或其他塑化劑如脂肪酸水溶液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第四步中所述的沉積是指將蛋白管靜置于聚合的導(dǎo)電聚合物單體中3 12小時(shí)，取出并置于室溫環(huán)境下靜置5 10分鐘
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的谷物類醇溶蛋白管的制備方法，其特征是，第四步中所述的導(dǎo)電聚合物是指聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯。
全文摘要
一種生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域的谷物類醇溶蛋白管及其制備方法，包括將谷物類醇溶蛋白與有機(jī)溶劑混合得到蛋白溶液；采用模具浸提蛋白溶液后進(jìn)行干燥處理并將蛋白管從模具中脫出；對(duì)蛋白管進(jìn)行第二次浸提，使其外部形成納米級(jí)球形結(jié)構(gòu)表面，定形處理；最后沉積導(dǎo)電聚合物于蛋白管表面，制成具有導(dǎo)電性的谷物類醇溶蛋白管。本發(fā)明采用谷物類醇溶蛋白為原料，具有良好的生物相容性和降解性，適于制備組織工程管，協(xié)助受損管狀軟組織再生和功能恢復(fù)。
文檔編號(hào)A61L29/12GK101757692SQ20101012140
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者狄伶, 王瑾曄 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)