一種高強度曲率膠原膜的製備方法與流程

2023-09-12 12:43:00 1

本發明涉及膠原膜，尤其涉及一種高強度曲率膠原膜的製備方法。

背景技術：

細胞外基質是生物體不可缺少的一部分，它的作用是把各種組織細胞聚集在一起，形成一個有機整體，同時也維持細胞成長的微環境。在人體中，細胞外基質就起到了維持皮膚、骨頭、角膜、肌腱、牙齒、軟骨等組織器官完整性的作用。而膠原作為細胞外基質最主要的結構蛋白，在生物體內具有十分重要的作用。膠原在細胞外基質的含量較高，這樣才能負擔比較大的機械強度。

膠原作為細胞外基質的一種，具有極好的生物相容性。膠原膜是一種很好的組織工程工具，它具有堅韌、透明、組織相容性好等特點，可以作為細胞片載體，對組織器官損傷進行修復。平面的膠原膜可以較好的修復一些損傷，不過某些具有特殊形狀的器官，如角膜，平面的膜就不能與曲面的角膜很好地契合，使細胞移植效率大大降低。而與角膜曲率一致的膠原膜就能完美的與角膜相契合，與平面膠原膜相比，有曲率的膠原膜提高了角膜損傷修復的效率，而且不會影響角膜的屈光性。

平面膠原膜cv（collagenvitrigel），是一種具有高生物相容性的薄膜。cv在組織工程的應用十分廣泛，尤其是角膜的組織修復中。角膜上皮、基質和內皮細胞都可以通過cv載體進行移植。cv可以較好的修復一些損傷，不過某些具有特殊形狀的器官，如角膜，平面的膜就不能與曲面的角膜很好地契合，使細胞移植效率大大降低。而與角膜曲率一致的膠原膜就能完美的與角膜相契合，與平面膠原膜相比，有曲率的膠原膜提高了角膜損傷修復的效率，而且不會影響角膜的屈光性。傳統cv在角膜上應用比較受限制，這是因為cv是平面的，而角膜是有一定曲率的球面。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種高強度曲率膠原膜的製備方法。

為了解決上述技術問題，本發明採用如下方案實現：

一種高強度曲率膠原膜的製備方法，包括如下步驟：

s1：將膠原溶液製作成膠原凝膠；

s2：將步驟s1製作的膠原凝膠置於環形固定環中；

s3：將環形固定環連同其中的膠原凝膠置於下模具上，後利用上模具對膠原凝膠進行壓縮；所述下模具包括具有曲率的凹陷部，所述上模具包括具有曲率的與凹陷部相適應的突出部，通過突出部和凹陷部的相配合實現對膠原凝膠的壓縮；

s4：壓縮完成後，取下下模具，對附著在上模具上的膠原膜進行吹乾，即得高強度曲率膠原膜。

通過壓力變化壓縮膠原凝膠的方法，快速排出水分，達到快速成型的目的，節省了製作時間，兩小時內即可完成製作。

進一步的，步驟s1中，於膠原溶液中加入dmem培養基進行震蕩離心，對離心後的混合液進行冰浴，防止膠原凝膠凝結，後溫育培養。具體的，步驟s1中，於2~10mg/ml的膠原溶液中加入10×dmem（10倍濃度）培養基1ml，震蕩混勻後離心，對離心後的混合液進行冰浴，防止膠原凝膠凝結，後溫育培養。

上述方案中，溫育培養的條件為：37℃的溫度下溫育30~60min。

膠原凝膠加入了10×dmem培養基，可以使膠原蛋白分子在生理離子強度和ph值下，在37℃發生交聯，形成結構穩定的整體，保證了膠原膜的強度。在壓縮階段，膠原凝膠便能快速成型，模具去除後，吹乾水分即可。由於是先形成結構穩定的膠原凝膠，再進行壓縮，通過均衡的壓力施加，能使得製得的膠原膜結構強度更高。

進一步的，步驟s2中，所述環形固定環為尼龍環，其為彈性材質，無生物毒性，製備方便，成本較低。環形固定環能更好的控制膠原膜的成型，使其不會發生不必要的形變，比如摺疊等。

進一步的，步驟s3中，壓縮操作中壓力10~50n，壓縮時間20~40min。本發明中是通過將膠原凝膠圧縮成型製備出膠原膜，通過對壓力和壓縮時間的優化，使得壓縮後的膠原膜不易復原，更好的控制膠原成型，而且在吹乾蒸發水分的時候，膠原膜能貼緊模具，確保在蒸發水分的過程中不變形，縮短膠原膜成型的時間。

進一步的，所述上模具和下模具為3d列印特氟龍模具。通過3d列印技術製作的特氟龍模具，簡化了製作流程，同時，可以列印出不同直徑的特氟龍模具，這樣便能製作不同曲率半徑的膠原膜，節約了模具的成本。

細胞和細胞外基質在結構上的有序排列具有重要的意義，細胞的有序排列可以增強細胞之間對的相互作用，而細胞外基質的有序排列可以增強組織對的相關特性。通過將所述上模具的突出部和下模具的凹陷部設有有序排列的溝和脊，使得製備的膠原膜表面實現了有序排列，滿足膠原膜作為載體以構建不同種類組織細胞。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：通過控制壓力變化壓縮膠原凝膠的方法，快速排出了水分，節省了製作時間，兩小時內即可完成膠原膜的製作；圧縮過程中使用環形固定環進行固定，防止膠原膜出現彎曲、摺疊；利用3d列印技術製作的特氟龍模具，簡化了製作流程；利用3d列印技術可以製作不同直徑的特氟龍模具，可以製作不同曲率半徑的膠原膜，節約了模具的成本；製作的膠原膜具有有序排列條紋，滿足不同種類的組織細胞。

附圖說明

圖1為壓縮示意圖。

具體實施方式

為了讓本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明作進一步闡述。

實施例1

膠原凝膠的製作：將5mg/ml的膠原溶液9ml加入離心管中，再加入10×dmem培養基1ml，充分震蕩混勻。2000rpm離心2min後，將離心管進行冰浴，防止膠原凝膠凝結。用移液器將液體小心吸出，置於6cm培養皿中，注意不要產生氣泡。將皿置於37℃培養箱中，溫育30min。

控制壓力進行高濃度膠原凝膠壓縮脫水和成型：將上一步的膠原凝膠從皿中取出，將膠原凝膠400置於尼龍環300中，再將膠原凝膠400平置於下模具200上（所述下模具200包括具有曲率的凹陷部210），然後把上模具100置於膠原凝膠400上（上模具100包括具有曲率的與凹陷部210相適應的突出部110），如圖1所示，進行壓縮，控制30n壓力和30min壓縮時間。壓縮後，小心取下下模具200，確保膠原膜在上模具100上保持完整形狀並緊貼在上模具100，然後用吹風機將膠原膜吹乾，用鑷子小心揭下膠原膜，即完成球形膠原膜的製作。經過機械性能測試，膠原膜的應變可以達到10~15%，應力可以達到15~20mpa。