[发明专利]天然生物材料制品的力学强度调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组织修复替代材料，具体涉及高天然高分子多孔材料制 品的力学性能调控方法。

背景技术

随着现代社会的发展，各种原因导致的组织损伤问题越来越多。如由烧 伤、烫伤、刀伤、火器伤害等导致的皮肤损伤，交通意外导致的肢体血管、 神经损伤，肿瘤切除导致的周围组织的缺失以及由运动损伤、病理损伤导致 的关节软骨、半月板的损伤等。引起损伤的原因多种多样，最终导致的结果 是人体组织如关节软骨、半月板、皮肤、血管以及神经等结缔组织的损伤。 小面积、小范围、低损伤度的组织损伤，人体可以通过对自体组织、细胞的 调动自动修复，如皮肤组织能够在一定程度的损伤范围内自愈，神经在损伤 程度不高的情况下可以再生对接，这些都是人体组织自愈的表现。但当损伤 超过一定的程度后，细胞难以迁移到损伤部位，导致人体组织的这种自我修 复的能力不足，如创伤程度过高导致的组织缺损，神经萎缩，关节软骨退变 等。此时需要有外部修复材料的介入来引导人体组织的细胞迁移到损伤部位， 并让细胞行使组织修复的功能。

天然生物材料其主要来源于动植物的组织，由于其化学成分与结构上保 留了大量的细胞活性识别位点，所以对组织细胞具有良好的作用。如胶原、 透明质酸、明胶、海藻酸钠等都能够促进组织细胞在这些材料上面的生长。

虽然从天然组织中提取的这些材料具有良好的生物活性，但从这些材料 制备出来的产品由于制备工艺的原因，普遍存在力学性能差的问题。这是由 于此类分子通常对温度都比较敏感，在高温下容易变性或分解，为了保证此 类天然分子的生物活性，通常采用常温的方法来制备此类材料的制品。而在 常温下加工此类材料的制品通常需要将这些材料溶解在溶液中，在通过冷冻 干燥的方法得到能够在临床进行应用的干态的制品。

通常提取的天然生物材料在溶液中溶解度低，同时其分子量比较大，少 量分子的溶解就能够形成粘度非常高的溶液，以此溶液冷冻干燥后的制品由 于一定体积内大量溶剂的挥发形成了多孔材料，溶液中的生物材料分子由于 不会挥发而残留形成了多孔材料的骨架。由于初始的溶液浓度低，固含量少， 所以形成的最终产品的力学性能也较差，一般不超过100Pa。在临床只能用 于一些不受力的生物材料，限制了这些生物材料的用途。或者必须与其他高 强度的材料进行复合才能应用。

由上述方法制备的生物材料首先通过溶液的冷冻干燥制备出一次多孔材 料，再经过可控压缩、交联以及二次冷冻干燥，提高了单位体积内的生物材 料的含量，同时也提高了此类材料的抗压强度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供天然生物材料制 品的力学强度调控方法。传统方法采用冷冻干燥工艺制备天然生物材料制品， 本发明为调控天然生物材料制品的力学强度，采用冷冻干燥、压缩、交联以 及冷冻干燥或烘干的工艺制备出一种力学性能高于传统的制备方法的天然生 物材料制品。

为实现上述目的，本发明公开了天然生物材料制品的力学强度调控方法， 其包括如下步骤：

(1)将天然高分子生物材料的溶液冷冻干燥，得到多孔制品；

(2)对步骤(1)得到的制品进行压缩，使得制品体积收缩；

(3)对步骤(2)得到的体积收缩的制品进行交联定形；

(4)对步骤(3)得到的制品进行冷冻干燥或烘干，得到成型的修复材 料制品。

上述调控方法中，根据在步骤(2)中胶原制品压缩的程度的不同，以及 步骤(3)中使用的交联剂的浓度的不同，可以得到不同力学性能的天然生物 制品最终产品，其力学性能可在一百帕直至十五兆帕的范围内调控；

上述制备方法中，步骤(1)所述使用的天然高分子生物材料溶液的浓度 为1克/升～60克/升。该溶液可加入交联剂进行初步交联，交联剂质量浓度 在5％以下，或不使用交联剂。

上述制备方法中，步骤(2)所述压缩方法为直接对步骤(1)中得到的 干态制品施加压力进行压缩。或者预先将制品用溶液湿润后，进行压缩，得 到更大的压缩比例，溶液可以为含有交联剂的溶液，或水、乙醇以及二者的 任意比例的混合溶液。

上述制备方法中，步骤(3)在保持压缩外形的情况下对胶原制品进行交 联。

上述制备方法中，所述交联采用的交联溶液为戊二醛溶液、EDC溶液、 京尼平溶液或环氧烷基溶液，交联溶液的质量浓度为0.25％～10％。