[发明专利]一种高取向性胶原纤维及其用途、制备方法和制备装置

说明书

本发明属于生物支架材料技术领域，具体涉及一种高取向性胶原纤维及其用途、制备方法和制备装置。本发明的高取向性胶原纤维的制备方法是将胶原凝胶进行双螺杆挤出，所述双螺杆挤出的工艺中，在双螺杆挤出机的出料口部位连续设置有两个挤出口。本发明的双螺杆挤出机包括双螺杆挤出机构，所述双螺杆挤出机构上设置有出料口，出料口上连接有二次挤出机构，二次挤出机构包括一次挤出口和二次挤出口。作为优选的方案，本发明的双螺杆挤出机为同向双螺杆挤出机。本发明制备的高取向性胶原纤维不仅具有高取向性的特点，而且其为柱状材料，便于加工成各种形状的生物相容性支架，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明属于生物支架材料技术领域，具体涉及一种高取向性胶原纤维及其用途、制备方法和制备装置。

背景技术

组织工程是一门涉及材料、医学、生物学等多学科交叉的领域，随着组织工程的研究深入，通过构建具有良好的力学性能、可控纳/微结构的生物相容性支架，能有效地促进组织和器官的再生和修复。

胶原蛋白广泛分布于皮肤、骨、软骨、肌腱、韧带、血管、角膜等人体各种结缔组织或器官中，占人体总蛋白的1/3。目前已发现的胶原蛋白类型约有27种，其中以Ⅰ型胶原最为丰富，研究和开发最为深入。胶原蛋白因其具有低免疫原性、良好的生物相容性、生物可降解性及止血作用广泛应用于组织工程中。胶原纤维是原胶原分子通过微纤维、细纤维、纤维逐级自组装形成的分子聚集体，具有许多天然的交联和排列。高取向性胶原纤维指的是纤维的方向分布具有较高一致性的胶原纤维，其力学性能和自组装程度更接近于各向异性组织的胞外基质。近年来，研究已证实高取向性胶原纤维支架能更有效地促进肌腱等组织的修复。

现有技术中，高取向性胶原纤维主要是静电纺丝、电化学取向、微流体剪切等，但这些技术通常只适用于可溶性胶原。与可溶性胶原相比，难溶性胶原纤维拥有许多天然的分子交联和分子排列，其自组装程度和力学性能更接近天然胶原。但不溶性胶原纤维的粘度大，常规加工技术难以实现对其取向性的控制。

双螺杆挤出是一种利用两个相互啮合的螺杆同时转动，在控制温度、压力等条件下，对物料进行挤出加工得到型材产品的工艺。双螺杆挤出具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能和稳定性能，可以实现对高粘度物料的循环挤出、设备的便捷清洗和维修，能够加工出纤维状、片状、柱状、管状等多种形状的产品，以便于实现在组织工程中的个性化应用。然而，传统的双螺杆挤出装置提供的切应力不足，无法有效提高制成的胶原纤维产品的取向性。因而，现有技术中仍然缺少适用于高取向性胶原纤维的双螺杆挤出装置及工艺。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种高取向性胶原纤维及其用途、制备方法和制备装置，目的在于实现用双螺杆挤出的方法制备高取向性胶原纤维。

一种高取向性胶原纤维的制备方法，它是将胶原凝胶进行双螺杆挤出，所述双螺杆挤出的工艺中，在双螺杆挤出机的出料口部位连续设置有两个挤出口。

优选的，所述两个挤出口按照挤出顺序包括一次挤出口和二次挤出口，所述一次挤出口的直径为0.5–2.0mm，所述二次挤出口的直径为300–500μm；

和/或，所述一次挤出口和二次挤出口之间通过挤出导管连通，所述挤出导管的长度为15–20cm，所述挤出导管的直径为1.5–2.5mm。

优选的，所述双螺杆挤出机为同向双螺杆挤出机。

优选的，所述双螺杆挤出的条件为温度4℃，所述双螺杆挤出机中双螺杆的转速为10–30rpm，胶原的挤出量为5–10cm³/min。

优选的，所述胶原凝胶通过对牛皮、猪皮、牛跟腱、鱼皮进行提取得到；

和/或，所述胶原凝胶中，胶原固含量为质量百分比5％–10％。

本发明还提供上述制备方法制备得到的高取向性胶原纤维。