一种离心诱导纤维取向的方法与流程

    专利查询2025-03-06  18


    本发明属于再生医学,具体涉及一种离心诱导纤维取向的方法。


    背景技术:

    1、胶原作为一种常见的生物材料,在生物体内的组织中很多时候是以各向异性的结构存在的,即这些胶原纤维在组织中表现出一定的取向性。例如承重组织(肌腱、韧带和肌肉)的必要机械强度只能由规整的取向结构来提供。胶原纤维的取向对骨的拉伸强度和弯曲强度也有显著的影响。越来越多的证据表明,组织工程的生物支架需要具有类似于体内原组织的的结构。因此,具有取向结构的生物支架是接下来的重点研究方向。

    2、现有的构建取向结构的方法有很多,例如:

    3、(i)磁场法(chen s, hirota n, okuda m, et al. microstructures andrheological properties of tilapia fish-scale collagen hydrogels with alignedfibrils fabricated under magnetic fields[j]. acta biomaterialia, 2011, 7(2):644-652);

    4、(ii)电场法(cheng x, gurkan u a, dehen c j, et al. an electrochemicalfabrication process for the assembly of anisotropically oriented collagenbundles[j]. biomaterials, 2008, 29(22): 3278-3288);

    5、(iii)剪切沉积法(saeidi n, sander e a, ruberti j w. dynamic shear-influenced collagen self-assembly[j]. biomaterials, 2009, 30(34): 6581-6592);

    6、(iv)微流体法(lee p, lin r, moon j, et al. microfluidic alignment ofcollagen fibers for in vitro cell culture[j]. biomedical microdevices, 2006,8: 35-41);

    7、(v)旋涂法(saeidi n, sander e a, zareian r, et al. production ofhighly aligned collagen lamellae by combining shear force and thin filmconfinement[j]. acta biomaterialia, 2011, 7(6): 2437-2447)等等。

    8、然而,这些方法总是需要复杂的工艺,额外的实验步骤和专门的技术和仪器,并且只适用于小规模制备具有取向结构的胶原。

    9、故基于此,提出本发明技术方案。


    技术实现思路

    1、为了解决制备胶原生物支架过程中现有技术存在的问题,本发明提供了一种通过离心方式来诱导纤维取向的方法,所述方法可以宏观制备高度取向的胶原,并能将取向过程与生产中的正常操作相结合,减少了操作步骤,避免了额外购置生产设备,并且能够实现产品的规模化生产,所述方法包括如下步骤:

    2、(1)将胶原溶胀于酸性水溶液中,得到原料浆液;

    3、(2)对所述原料浆液进行剪切分散,得到分散浆液;

    4、(3)使用碱性水溶液与所述分散浆液混合并调整ph,得到纤维悬浮液;

    5、(4)将所述纤维悬浮液进行离心,即可完成纤维取向。

    6、优选地,步骤(1)中,所述胶原为非溶解性i型胶原。

    7、优选地,步骤(1)中,所述酸性水溶液包括但不限于醋酸水溶液、乳酸水溶液、盐酸水溶液。

    8、优选地,步骤(2)中,所述剪切分散的速率为5000~20000r/min,时间为60~240min,温度为0℃。

    9、优选地,步骤(3)中,所述碱性水溶液包括但不限于氨水、碳酸氢钠水溶液、氢氧化钠水溶液。

    10、优选地,步骤(3)中,所述纤维悬浮液的ph为4.0~5.5。

    11、优选地,步骤(4)中,所述离心的次数为5~10次,离心的转速为8000~50000r/min,离心的温度为0~8℃。

    12、其中,将所得纤维悬浮液使用高速低温离心机进行浓缩,优选beckman公司xp-100离心机,这种离心机可以提供高达100000rpm的转速,并可通过更换转子以便于使用多种类型的离心管。离心所用转子依据离心参数选择,优选sw32ti平角转子,离心管优选beckman38.5ml ultra-clear离心管。

    13、本发明的有益效果为:

    14、本发明所述的方法是利用离心机实现纤维诱导取向的,具体为离心操作时,应当选用超速离心机与平角转子的组合,这样才能保证在离心操作进行时离心管沿水平方向展开,管内纤维才能实现在离心力的诱导下实现垂直取向。本发明是在产品的离心浓缩过程中进行诱导取向,无需增加额外的生产步骤;应用该技术所得到的产物无需进行额外分离便可直接应用于后续生产步骤。



    技术特征:

    1.一种离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述胶原为非溶解性i型胶原。

    3.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述酸性水溶液为醋酸水溶液、乳酸水溶液或盐酸水溶液。

    4.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述原料浆液的固含量为0.5~1.5%,所述原料浆液的ph为2.0~3.5。

    5.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述剪切分散的速率为5000~20000r/min,时间为60~240min,温度为0℃。

    6.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述碱性水溶液为氨水、碳酸氢钠水溶液或氢氧化钠水溶液。

    7.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述纤维悬浮液的ph为4.0~5.5。

    8.根据权利要求1所述离心诱导纤维取向的方法,其特征在于,步骤(4)中,所述离心的次数为5~10次,离心的转速为8000~50000r/min,离心的温度为0~8℃。


    技术总结
    本发明属于再生医学技术领域,具体涉及一种离心诱导纤维取向的方法。所述方法为:将胶原溶胀于酸性水溶液中,得到原料浆液;对所述原料浆液进行剪切分散,得到分散浆液;使用碱性水溶液与所述分散浆液混合并调整pH,得到纤维悬浮液;将所述纤维悬浮液进行离心即可。本发明所述的方法是利用离心机实现纤维诱导取向的,具体为离心操作时,应当选用超速离心机与平角转子的组合,这样才能保证在离心操作进行时离心管沿水平方向展开,管内纤维才能实现在离心力的诱导下实现垂直取向。本发明是在产品的离心浓缩过程中进行诱导取向,无需增加额外的生产步骤;应用该技术所得到的产物无需进行额外分离便可直接应用于后续生产步骤。

    技术研发人员:董文兴,许和平,贾晶,于啸天,曲媛媛,王伟
    受保护的技术使用者:北京天星医疗股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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