TW574302B - A method for producing cross-linked hyaluronic acid-protein bio-composites - Google Patents

A method for producing cross-linked hyaluronic acid-protein bio-composites Download PDF

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Ruei-Shiang Chen
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Description

574302 玫、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製造不同型態交鏈型多醣類-蛋白質生物複合 材料的方法,尤指一種經由不同比例透明質酸-蛋白質之均勻溶液,可 加工成不同型態生物複合材料。 【先前技術】 發明背景: 透明質酸(hyaluronic acid)或稱玻璃質酸、玻尿酸,為存在於脊 椎動物的組織與液體的一種黏多醣,是Karl Meyer等人於1934年首 先發表’由牛眼的玻璃狀液(vitreous humor)分離純化而得,含有醣 醛酸及氨基糖。透明質酸為一線性高分子,分子量可由數萬至數百萬, 其重複單位是由D-葡萄糖酸酸(D-glucuronicacid)及D-N-乙醯基_葡 萄糖胺(D-N_acetyl-glucosamine)以( 1_3)鍵結所構成之雙體 (dlmer) ’再以/5- ( 1-4)鍵結成直鏈聚合物。在自然界中廣泛地存在 於脊椎動物的結締組織、黏液組織、眼球之晶狀體,及某些細菌的莢 膜中。商業上主要用於眼外科手術及化粧品,亦可用於藥劑釋放、關 節乂冶療劑、關節手術或一般創傷癒合上。工業生產主要由雞冠中抽 取純化,亦可利用生物技術以醱酵法由鏈球菌(Strept〇c〇cd)屬之莢 膜中分離生產。 透明質酸水溶液同時表現了黏性及彈性的特質,應用於眼科的透 明質酸產品通常被稱為黏彈物質。這種黏彈特性是由於透明質酸的高 刀子Ϊ及大分子體積(m〇lecularv〇lume)所形成的海棉狀高分子網路 (polymeric network)造成。在生物體中透明質酸由位於原生質膜 (plasma membrane )之透明質酸合成(synthetase )合成,而由位於 浴菌(lysozyme )之透明質酸(hyaluronidase )分解。透明質酸與 574302 酉唐蛋白(proteoglycans)間的交互作用可穩定基質的結構,且在細胞的 表面修飾細胞的行為。此種.提供了許多重要的生理功能,包括: ’閏滑、水分的自動調節、過濾效果以及調節細胞f巾蛋白質的分佈。 、透明質酸因具有以下優點:自齡在於人體内、無免疫反應、可 被人體分解吸收、且已可大量取得,而成為常麟醫藥方面的生物高 =子。透明質酸主制於白轉、肖職傷魏科外科手術,高分子 里(數百萬)的透明質酸溶液注射於眼中當黏彈液,保持眼睛的正常 片人力^,另外’透明質酸亦可用於關節炎治療劑或關節手術。近 來透月貝酉文也被發展在一般創傷癒合、手術後組織抗沾黏及藥劑釋 放上。由於透明質酸具有保持水份的魏,因此可以制於防止皮 老化的化粧品上。 月爹原蛋白為動物體内含量豐富的結構性蛋白質,是一種天铁的生 物高分子,可經由分離、純化程序,或再配合適當酵素作用(如:胃 —考素)字月多原蛋白可能引起免疫反應的部分去除,得到生物組 相谷性良好之膠原蛋白材料。膠原蛋自可透過各種 岭交鏈技術,再配合加轉序,處理❹種型態,如平板、g及 =、粉末或錄的纖維織品,且膠原蛋白可在體㈣然分解,生物 =Hit毋J·生低,因此已被應用於止血材、神經重建、組織整型、 燒烫傷敷料、脫腸修補、尿道手術、藥物釋放、 修補心瓣膜:血管壁手術及手術縫線等生醫材料上。 2為變性之膠原蛋白,氨基酸成份郷原蛋白接近,但結構盘 者不同,物化特性也有很大差異。目前已廣泛用於食品上, 邛刀用於酉學上之研究與應用,如:止血棉、藥物釋放基質。 (extracellular matrix^ ^ .)的主要成分,郷亦_原蛋自絲,皆具 性,亦可被翻的料分解,因此其複合轉可顧於植人式m 574302 料上’如組織工程、活性物質釋放系統或手術後組織抗沾黏之阻播物。 Milena Rehakova 等人[“properties of collagen and hyalur。此 materials and their modification by chemical crosslinking^, Journal of biomedical materials _«喊^砂仍,/妙5]以膠原蛋白與透明質酸做複合材料,並以乙二 酉全、澱粉一盤(starch dialdehyde)為交鏈劑。方法為將膠原蛋白打散 於0.5莫耳濃度醋酸中,再加入透明質酸之水溶液,反應5分鐘,產 生一纖維析出,將其過濾,並以水及乙醇清洗數次,於35。〇,常溫下 乾,形成一膜狀具平滑表面之纖維結構。將此複合材料膜浸於殿粉 二醛的交鏈溶液中進行反應,但乙二醛之交鏈則在膠原蛋白懸浮液中 加入透明質酸與乙二醛,或先加入乙二醛再加透明質酸,即可得不同 材料。
Jm-wen Kuo 等人[“Chemical Modification of Hyaluronic acid by 施⑽謂咖咖_吵2 ··刀2_2从7斯]使用高分子量的透明質酸鈉鹽與^乙 基-3-( 3-二甲基胺基丙基)碟二亞胺(3_dimethylamin〇pr〇pyl) carbodimiide (以下簡稱:EDC),在酸鹼值為4·75下反應。一般礙二 亞胺與透明質酸鈉鹽的反應過程為:透明質酸鈉鹽溶於水,配成 4mg/ml 7辰度,而在一些反應中會力口入胺(amine)與透明質酸納鹽混 合,此混合液之酸鹼值調至4.75,碳二亞胺溶於水或異丙醇,視其溶 角午度而疋。透明質酸與碳二亞胺混合後,以酸驗測定儀監控,隨時加 入0.1N鹽酸,使溶液酸鹼值維持在4·75。於室溫下進行反應二小時, 再加入鹽酸至濃度為反應溶液的5% (重量/體積),加入此溶液體積三 倍的乙醇,產生沉殺析出。反覆2_3次,洗去未反應之有機化學成分, 最後的析出物溶於去離子水,再冷;東乾燥。
Lin-Shu Liu 等人[“An osteoconductive collagen/hyaluronate matrix for bone regenemtion’’,历⑽故奶油20;_7_7规,j卿]利用過碘酸鈉鹽(s〇dium periodate ’ NaK)4)將多醣類透明質酸氧化開環,並產生醛基,再以此 574302 盤基與膠原蛋自㈣軸共傾結,製備可支龍㈣骨頭修補材 料。 F.Bak〇s 等人[“Hydr〇xyapatite c〇llagen hyal_nie —
Hm,7卿]製備了 一種複合材料,無機成分(氯氧基構灰石,HAp ) 與有機成分(含92重量百分比膠原蛋白與8重量百分比的透明質酸;) 的比例為9 · 1。氫氧基填灰石的顆粒漸漸加入膠原蛋白與8重量百分 比的透明質_水溶液,然魏拌使其混合。另將細微的膠原蛋白纖 維=政至水巾(1%依重量百分比將此二分散液混合,制一沉殿 之複合物,再經過濾,於37。〇下乾燥,但並無交鏈過程。 〇ill〇n 專人[Behavi〇r 〇f fibroblasts and epidermal cells cultured on analogues of extracellular matrix' 伤⑽他π油 P .· 9/领 79州 白海綿物做為支持上皮細胞以及纖維母細胞之生長,域為一人工皮 膚的基材。而透明質酸和/或纖維肌絲(fibr〇nectin,FN)的存在,則促 進皮膚傷口之修復及細胞的增生,這些大分子可修飾組織培養之細胞 行為。製備方法為··將非水溶性膠原蛋白分散在酸鹼值3 〇之鹽酸中 (1/〇重畺/重量),若要加入透明質酸、纖維肌絲、硫酸皮膚素 (Dermatan sulfate ,以下簡稱·· DS )及6_硫酸軟骨素 (Ch〇ndr〇itin_6-SUlfate,以下簡稱C6S)等,則在此步驟加入,濃度 以〇·1毫克/毫升(1%W/W至膠原蛋白)或〇·5毫克/毫升(1%重量/重 里至膠原蛋白)。將此分散液在_3〇。〇下冷凍,經冷凍乾燥後再交鏈。 S.Srivastava 等人[“In vivo evaluation and comparison of collagen,acetylated collagen and collagen/glycosaminoglycan composite films and sponges as candidate b_aterials”,及·〇臟你油"··/从⑹,/卿]研究細胞在改質或添加了氨基葡萄 糖聚糖(Glucosaminoglycans,以下簡稱GAGs)(如5%或10%之硫 酸軟骨素(Chondroitin sulfate,以下簡稱CS)或低於5%之透明質 酸)的膠原蛋白基材上,有較好之貼附與生長,而透明質酸濃度若超 574302 過5% ’則會抑制細胞的貼附與生長。 S.Srivastava 寻人[The attachment and growth of an established cell line on collagen, chemically modified collagen, and collagen composite surfaces99, Biomaterials 11 · ⑹-城]評估一已建立之纖維母細胞(flbr〇blast)細胞株在膠原蛋 白或改質之膠原蛋白材料上之反應。其中膠原蛋白/GAGs與纖維肌絲 複合材料之製備基本上是參考Yannas等人之作法。將去氣泡 (degassed )之0.3%重量/體積膠原蛋白混合液(c〇llagen slurry )於0.05 吳耳Saisc中撥掉’邊攪;掉邊滴入溶於〇〇5莫耳醋酸之透明質酸,直至 GAGs為膠原蛋白乾重之2.5%,之後均質並去氣泡。膠原蛋白/透明質 酸複合材料中含5%、10%、20% (GAGs),而膠原蛋白/CS複合材料 中含 5%、10% 4-硫酸軟骨素(chondroitin-4_sulfate,以下簡稱 C4S ) 及C6S ’製備方法相同。另可加1%纖維肌絲溶液至上述複合材料中, 最後複合材料於培養皿上,做細胞培養。本實驗結果顯示,天然膠原 蛋白與聚苯乙烯(polystyrene,培養皿材質)相較,天然膠原蛋白較差, 但化學改鲁或加入CS,纖維肌絲,則可改進貼附性質。又透明質酸超 過5%時,對細胞的貼附與生長比天然膠原蛋白還差,有抑制效果。 M.Hanthamr〇ngwit 等人[“chondroitin sulphate for the growth of human keratmocytes : the effect of cross-linking agents and diamine^, 从_〇”她ηϋ. 775_7观7條]探討了 GAGs,透明質酸,C6S及交鏈劑(二 胺diamine,碳二亞胺carbodiimide)在膠原蛋白凝膠中對人類上皮細胞 生長的影響。膠原蛋白凝膠的製備方法為:將4·29毫克毫升的膠原蛋 白溶液(collagen solution)與 10 倍 DMEM (DUlbeCC〇,S Modified
EagleMedium,以下簡稱DMEM)和〇·4莫耳氫氧化鈉(2 ·· i)之混 合液,以及1 ·· 1000 (體積/體積)醋酸以7 : 1 : 2的比例混合,並以1 莫耳氫氧化鈉調整其酸鹼值至8-8.5,於室溫下靜置2小時形成凝膠。 右要加入GAGs ’則將〉谷於1倍無血清DMEM之透明質酸或C6S溶 574302 液,以不同比例取代上述比例中2體積之醋酸。形成凝膠後,加入ι_ 乙基-3- (3-二甲基胺基丙基)石炭二亞胺(i-Ethyl-3- ( 3-dimethylaminopropyl) carbodiimide,即 EDC)水溶液,再加入二胺 (diamine)溶液,進行交鏈反應。 Ι」·Η·Η· Olde Damink 寺人[Cross-linking of dermal sheep collagen using a water-soluble carbodiimide’’,5幻m奴/7..765-773,/9%]將1 處理後之膠原蛋白 (dermal sheep collagen,以下簡稱DSC )秤重1克【約含1.2毫莫耳, 算法為假設每一〇:_鏈(分子量約1〇〇,〇〇〇)上有120個叛基(<:0011)】, 浸於100毫升含1.15克(6毫莫耳)EDC水溶液,於室溫反應18小 時,在此期間以0.1莫耳氯化氫調整維持其酸鹼值為5·5,交鏈後於〇1 莫耳填酸氫二納(Dibasic sodium phosphate,Na2HP04)中清洗 2 小時, 再以蒸餾水洗4次,最後冷凍乾燥(簡稱E_DSC),另一種交鏈方法為 在交鏈溶液中加入與EDC等量之沐羊呈基琥珀醯亞胺(N_ hydroxysiiccinimide,以下簡稱 NHS),反應 4 小時(簡稱 E/N_DSC), 結果E/N-DSC之交鏈效果較佳。
Yannas等人於美國專利4〇6〇〇81 (1977)中揭示一種人工皮膚多 層月果的組成.内層為以醛類或脫氫加熱作用(dehydr〇themial)交鏈之 月爹原蛋白挪,複合材料(約〇·5重量百分比),外層則為濕氣控制層 (合成或天然⑥分子),其中黏多醣為含硫之黏多醣(主要為⑽)。 另外,YannaS等人於美國專利4,280,954 (1981)中揭示交鏈之膠 原蛋白射醣複合簡的製備方法:將酸雖約為3师原蛋白酸性 水〉谷液與黏多釀類(重量比的你& 1 m 、、0佔6-15/〇)接觸,因而產生一沉殿之勝 原蛋白-黏多醣類產物,祕類化學交鏈劑共做鏈。 / 小於η Γ一等/^1 於美國專利4,350,629 (1982)中揭示於酸性(酸驗值 '一、1、水中之膠原蛋白纖維在與gags接觸前,先與交鏈劑(戊 -私作用,所得之材料具有非常低的血栓形成。在製備膠原蛋白- 574302 GAGS複合材料的方法,其改良處為膠原蛋白浸泡於酸性水溶液時,· 先與交鏈劑接觸。適用於留置導管、血栓修補物,以及其它會長時間. 持續與血液接觸之裝置。
Yannas等人於美國專利4,448,718 ( 1984)中揭示利用膠原蛋白和 GAGs共析後過濾所得材料’經乾燥成海錦狀物,再以酸類蒸氣交鏈,· 使其平均分子量(Me)介於800_60,000之間,Mc為鄰近兩處交鏈間 之鏈段(segment)的平均分子量。
Balazs等人於美國專利4,582,865 ( 1984)揭示了一種製備交鏈透 明質酸膠體的方法,將透明質酸或透明質酸/親水性複合物(多醣類或 蛋白質)在酸鹼值大於9,於2(TC下以二乙烯石風(divinyl sulf0ne以下籲 簡稱DVS)交鏈,混合物的固形份約1-8%,透明質酸佔成分的5_95%。
Liu等人於美國專利5,866,165 (1999)揭示了一種製備可支持軟 骨或骨頭修補基材的方法:利用過碘酸鈉(NaI〇4)將透明質酸多醣類 氧化開環,並產生醛基,再以此醛基與膠原蛋白交鏈,形成共價鍵結,· 透明貝酸·膠原蛋白由99 : 1至1 : 99 (重量比)的比例混合,氧化 開環比例1-50%的重複單元。 -
Pitaru等人於美國專利5,955,438 ( 1999)揭示了 一種製備gtr (guide tissue regeneration之簡稱)之基材的方法:以酵素處理後之鲁 可溶性膠原蛋白做成薄膜,並以還原糖交鏈,再經臨界點乾燥。 一 Pierschbacher於美國專利5,955,578 ( 1999)揭示一種用於傷口癒 3的夕胜太類聚合耦合物(P〇lypeptide_p〇lymerc〇njugates),將合成的 含RGD ( Arg-Gly-Asp之簡稱)或特定氨基酸序列之多胜類,經由 以戊二酸glutaraldehyde作為交鏈劑鍵結到生物可分解的高分子上,目 的在促進細胞的貼附與遷移。
Hall等人於美國專利5,8〇〇,811 ( 1998)中揭示一種製備人工皮膚 的方法··將膠原蛋白基材浸透於生長因子,再與幹細胞一起培養,形 π 574302 成人工皮膚。
Stone等人於美國專利4,88〇,429 (1989)中揭示一種修補的半月 軟骨,由第一種型態之膠原蛋白纖維(Type c〇Uagen部此) 98%,與不均勻散佈其間之GAGs分子(⑽、cs_4、Ds或透明質酸: 1-25%)所構成之乾燥多孔基材,孔徑大小1〇_5〇微米,適合纖維軟骨 生長。 、
Stone等人於美國專利5,應,梢(魔)中揭示利用生物相容性、 可生物降解之天然高分子_ (如:縣蛋自)製成乾燥之多孔性基 材’作為脊椎間盤的修補材料,也讓GAGs散佈在纖維間,含量約ς 0-25%,交鏈劑則使用戊二醛、碳二亞胺等。 、
Silver等人於美國專利4,7〇3,1〇8 (衝)中揭示一種製備生物可 ,解之交鏈型膠原蛋白基材的方法,以碳二亞胺與抽真空加熱的方法 父鏈’可促進纖維纖母細胞生長,膠原蛋白與透明質酸在酸驗值3之 ι =〜均貝後’冷,東乾燥或自然乾燥。交鏈劑使时二亞胺的一 種乳胺(eyanamide),將基材浸於坑,值5·5,含丨重量百分比 鼠胺的水溶液中24小時,超過24小時後,再冷涑乾燥。 4TO8 (1990^ 或先 =4的以路原蛋白為基質之類海綿複合物,特別適用於皮膚 W。跡原蛋白分散在酸驗值3领酸液中,與酸驗值W,含纖维 =絲^明質酸之酸液混合,冷_燥得海棉狀物,再經二次交鍵步 Γ,、先以碳二亞胺交鏈,再經脫氫加熱個(_磁ennal), 、、星月兄虱加熱作用,再與碳二亞胺進行交鏈。 【發明内容】 發明概述: 根據專利與文獻的探索分析, 料的製備時,多為在酸性條件下, 一般在提到多醣類與蛋白質複合材 將少量之多醣類(一般小於膠原蛋 12 574302 2量之15%)與蛋白f混合,藉由其離子鍵的伽,而形成-塊蛋 白貝纖維上附有多醣類的沉澱析出產 後,清洗並韻,再經冷柬乾===鏈獅成共_ =-叙疋將-塊析出之沉财物,經均f化將纖維切成為小片段, 狀之《冷絲燥。本專_職之技術可製備不同比 j 4液、不同酸驗值之均勻多__蛋白f溶液,再加工成各種型 、㈣帛、纖維、細管或微粒等)後’加以有機相水溶液之 =鏈,而得到-均勻、生物相容性佳、可生物分解、並延長酵素 刀解日守間,且具有良好物性之植入式複合材料。 ” 本發明之優點在於可於大範_驗°_製備多__蛋白質混人 均勾溶液’並非僅在酸性條件下,而多麵與蛋白質之重量比例: 至嶋,非傳統上多以膠原蛋白為主,多_為添加物,其所佔 取大比例約2G%。此外,本發明所得基材為—均勻緻密或具孔隙度, 可直接將溶液依需要製成個種型態,包括:薄膜狀、海棉狀、纖维狀、 細官狀或錄狀等。當在微酸財機相驗巾侧碳二亞胺進行 父鏈時,可避免多醣類流失,且反應時間僅需2_4何。以往方法則 是交鏈劑多祕類,使用碳二亞胺者,财在水溶液相進行,且反應 時間長達24小時以上。 〜 因此’本剌賴狀技術為雜開倾術所未f提及,所 點甚夕,藉由本發明專利技術之實施,所產生不同型態之交鍵型^ 類-蛋白質生物複合材料,極適合於生物醫學、材料組織工程、醫 學或化粧品上之應用,相當具有產業利用價值,故依法提出i 發明之詳細說明: 本發明係關於一種製造不同型態交鏈型多醣類_蛋白質生物複合 13 /4302 材料的方法’其特徵在於經由不同_透明賊舶質之均勻溶 y加工成不同型您之薄膜狀、或海棉狀、或纖維狀、細管或 解、可有魏得到具有良好生物相容性、可生物分 =了有舰長酵餘解、機_度佳、無毒性之可植^生物複合 適合應用於生物醫學材料、組織卫程、醫療器材或化链品上, ^途包括:可作為止血劑、血管密爛、整餅科移祕包覆 也管移植包_、牙科移祕、傷口覆蓋物、抗沾黏㈣、灰小板分 斤'研丸補、人造基因工程軟骨、人工肌腱與血管神經再生、 角_植、細胞保存培養基和生長因子與藥物傳遞之應用。藉由本發 :之實施’可生產各縣附加價值之衍生產品,相當具有產業利用價 值。 、 本發明之不同型‘❹_/蛋自f生物複合材料 下列步驟: (a) 配製一多醣類溶液。 (b) 配製一蛋白質溶液。 (c) 心步驟(a)、(b)兩者調至適當範圍之酸鹼值與鹽類含量,混合 後攪拌成均勻溶液,可製成不同型態基材,依需要而製成如··薄 月吴、多孔性基材、海棉纖維、細管或微粒等。 ⑷將基材浸祕適當範圍之酸驗值,且含有化學交鏈劑之含水之有 機溶劑中,選擇適當溫度反應。 (e)選擇性地將基材以含水之有機溶劑清洗數次,浸泡於選自氯化 納或碟酸氫二納或其混合物之鹽類溶液,再以去離子水清洗數 次後烘乾。 上述步驟(a)之多麵溶液,可以選用下述組群中至少一種或其 混合物:透明質酸、羧甲基纖維素(Carb〇xy咖邮ceM〇se)、殼聚 糖(dntosan)、果膠(piectin)、殿粉、褐藻酸鹽(邮她)、軟骨素_ 14 574302 4-硫酸鹽(Chondroitin斗sulfate)、軟骨素各硫酸鹽(Ch〇ndr〇itin6· sulfate)、瓊脂(agar)、鹿角菜膠(carragenan)和瓜耳樹膠(Guar 上述步驟⑻所述之蛋白質溶液,係指膠原蛋白溶液或明膠溶液 或其混合物。 ▲上述步,驟(c)所述之適當範圍之酸驗值較佳介於3七,酸驗值的 變化則以醋酸、鹽酸、氫氧化納、氫氧化鉀溶液等質子酸及為可提供 氫氧基之驗,最佳為選自下列的_種或其混合物:氫氧化納、氣氧化 鉀及其中和產生之魏來調整。多醣類與蛋白質溶液均勻混 固形份含量a2%_4.G%之間,其巾多_所健量比在2%_98%之間^ 細爾⑽5莫耳濃 上=驟㈦所材,製造過轉例朗分述如下: 福土材之製備方法為,將去除氣泡後之多軸 溶液,倒人模財,置於坑烘針麟細。“口均勾 (2=性基材之製備方法為’將去除氣泡後之多醣類與蛋旧 直ΐί燥倒二ίΓ置於錢冰箱中冷束’再置於冷束乾二中 ⑶微粒基材之 1^、夕孔性結構’且為交互連通結構之孔洞基材。 土衣眷方法為’將去除氣泡後之多醣類與蛋白質、、日人灼勹 减,以適當大小之針_人冷meS二:均勻 置於冷束乾燥機中真空乾燥成微粒狀。〇。水相中冷/東’再 基材之製備方法為,將去除泡^ 成纖維狀之材料,直处 戍合片丨之减固液中,形 基材。 真4無後可得直徑介於1毫米微米之纖維狀 上述使用含有機溶劑之凝固液組成分為含水有機溶劑,其中有機 15 574302 溶制可以是:二乙_、氯仿、二氯甲烧(dichloromethane,CH2C12)、 N,N-二甲基甲醯胺(N,N-dimethylformamide,DMF )、N,N-二甲基乙醯 胺(N,N-dimethyl acetamide,MAc)、乙酸乙酯、或丙酮、甲乙酮等酮 類溶劑;或甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等醇類溶劑。 在凝固液中,有機溶劑之重量百分比為60%-100%,但以75%-100%為佳,且酮類與醇類溶劑,可以任意比例使用。 上述步驟(d)所使用之交鏈劑為碳二亞胺類,以碳二亞胺為佳, 較佳者為選自以下其中一種或其混合物: 1-曱基-3_ (3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺【1-methyl_3_ (3_ dimethylaminopropyl)】 carbodiimide,或 3- (3-二甲基胺基丙基)_3_ 乙基碳二亞胺【3- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethyl- carbodiimide】, 或1-乙基-3- (3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺【丨收如丨各(3_ dimethylaminopropyl) carbodiimide,即 EDC】。 上述步驟(d)所使用之含水有機溶劑溶液,為含有5_5〇%水之乙 醇或丙酮,但以5-30%較佳。混合溶液之酸鹼值則在4-5·5之間,反應 溫度為20-45 C ’反應時間為1小時-6小時,以2小時-4小時為佳。 上述步驟(e)所述含水有機溶劑溶液,為含有5_5〇%水之乙醇或 丙酮,但以5-30%為佳;浸泡鹽類溶液為濃度〇15-4莫耳濃度之氯化 鈉溶液或溶液磷酸氫二鈉或其混合物,浸泡時間在3〇分鐘至3小時之 間。 、 茲以下列實施例進一步說明本發明,惟這些實施例僅係用於說 明,本發明之範圍並不侷限於此。 【實施方式】 以下係以難實關解職本發明之不同型態多賴/蛋自質生 合材料之製造方法: 、 16 574302 實施例一: . 透明質酸/膠原蛋白基材之製備:秤重60毫克透明質酸,另秤重 40毫克膠原蛋白,兩者依不同條件分別溶解後混合(如表一所列), _ 透明質酸與膠原蛋白之重量比為3 ·· 2,總固形份約1%,將混合溶液 -, 倒入鐵氟龍模具中,於烘箱乾燥成膜。成膜後之外觀與薄膜物性以1D 與1E為最佳。 表一 :jp1明質酸/膠原蛋白.材之不同製備條件
1F ~——
細小纖 維析出 氣調值 以氫驗7 水I水化酸至
透明質酸/明膠基材之製備·· 毫升透明質酸溶於5毫升純水,另样重5〇毫身 ,皿水U於和後,加人3G毫克氯化納,兩1 17 574302 量液,此時溶液之酸驗值約6.5,透明質酸與明膠之重 乾燥ΐ上=份約1將此溶液倒入鐵氣龍模具中,於』 貫施例三: 不同中和鹽濃度之透明質酸/膠原蛋白基材之製備: 朴秤重6〇毫克透明質酸溶於純水,另种重4〇 旲耳醋酸溶解後,加入1Ν ^氧 夕,、蛋白於0.5 體積比(如表二所列),並::::==、氫氣化納的 透明質酸溶液與膠原蛋白溶液混合一為6 ’將 酸與膠原蛋白之重量比為3 : 2 ::升的:液’透明質 龍模具中,於烘箱乾燥製得成膜。…。’將此錢倒入鐵氟 不同中和鹽濃度之t明質 白紐之製備
氧化鈉 得鹽濃度(M) 18 574302 實施例四: 不同酸驗值透明質酸/膠原蛋白基材之製備·· #秤重60毫克透明質酸溶於純水,另秤重4〇毫克膠原蛋白於〇·5 莫耳濃度醋酸溶解後,加人IN氫氧化辦和,改變水、酸、氯氧化 鈉的體積比(如表三所列),以調整酸驗值,中和所得鹽濃度約為〇 Μ =耳濃度,將透日《酸雜與膠縣白溶魏合後形成—⑴毫升 :液’透明質酸與膠原蛋白之重量比為3 : 2,總固形份約,將此 溶液倒入鐵氟龍模具中,於烘箱乾燥製得成膜。 之製備
度醋酸(毫升) (毫升) 酸驗值 實施例五: 不同比例透明質酸/膠原蛋白質基材之製備: 解後α5料濃度錯酸溶 h5,酸鹼值為I7,中夺々水酉曰酉夂、氫氧化納的體積比為3·5:5: 蛋白之重量比如表四所列,/ / €升均勻溶液,透明質酸與膠原 中,於供箱乾燥製得成膜。〜口 W約1% ’將此溶液倒入鐵氟龍模具 表四 同比例之透明質酸/膠原蛋白基材之製備 19 574302 ~---一 4^ 4B 4C 4D 4E 4F 9〇_ 80 60 50 20 2 10_ 20 40 50 80 98 比 ^_ 9:1 4:1 3:2 1 · 1 1:4 1 : 49 ^^一 重量比 4G__ 4H_ 41_ 4J__ 4K 4L 90__ 80_ 60_ 50_ 20 2 10__ 20__ 40_ 50_ 80 98 9:1 4:1 3:2 "1 1:4 1 : 49 實施例六: 不同固形份之透明質酸/膠原蛋白質基材之製備: 秤重透明質酸溶於純水,另秤重膠原蛋白於莫耳濃度醋酸溶 1 5 认1N氫氧化納中和,水、醋酸、氫氧化鈉的體積比為3.5:5 : 倾Γ驗值為4.7 ’中和所得鹽濃度為G.15莫耳濃度,將透明質酸溶 白合後形成一10毫升均句溶液,透明質酸與膠原蛋 ^ 總卿份如表五_,將此溶^^# 膠原蛋白基材之製備 (亳克) p 80 jt明零 月參原蛋白(亳克) I固形份(%) 實施例七: 纖維型態之透明質 文原蛋白基材之製備: 20 祥重100毫克透明質酸溶於3·5毫升純水,另秤重1〇〇毫克膠原 =白溶於5毫升之〇·5莫耳濃度醋酸後,加入L5亳升1Ν氫氧化納中、 和,中和所得鹽濃度為〇·15莫耳濃度,將透明質酸溶液與膠原蛋白溶 後形成一均勻溶液,此時溶液之酸驗值約4.7,透明質酸與牌原 蛋白之重量比為1 : 1,總固形份約2%,將此溶液以不同大小注射針 碩於95°/〇乙醇中擠壓成單纖維(m〇n〇fllamentflber),再取出於 内乾燥,得透明質酸-蛋白質材料。 、〇本為 貫施例八: 微粒型態之透明質酸/膠原蛋白基材製備: 疋秤重10〇毫克透明質酸溶於3.5毫升純水,另秤重100毫克膠原 蛋白溶於5毫升之G·5莫耳濃度醋酸後,加人1.5毫升1N氫氧化納中' 和,中和所得鹽濃度為〇·15莫耳濃度,將透明質酸溶液與膠原蛋白溶 f混合後形成一 10毫升均勻溶液,此時溶液之酸鹼值約4·7,透明質 酸與膠原蛋白之重量比為丨··卜總_份約2%,將此溶液以針筒二 忮滴入液態氮中,經冷凍乾燥,形成微粒。 貫施例九: 多孔隙海綿型態之透明質酸/膠原蛋白基材製備: 疋^重100毫克透明質酸溶於3·5毫升純水,另秤重刚亳克膠原 蛋白溶於5毫升之G·5莫耳濃度醋酸後,加人1.5毫升1Ν氫氧化鈉中 和’中和所得鹽濃度為〇·15莫耳濃度,將透明質酸溶液與膠原蛋白溶 液混合後形成-10毫升均自溶液,此雜液之酸雖約4·7,透= 蛋白之重量比為丨:卜總卿份約2%,將此溶液倒入鐵氣 月1¼具中,於_80°c冷凍後,經冷凍乾燥形成多孔隙海綿型態。 574302 實施例十: 透二貝酸/膠原、蛋白基材之化學交鏈(交鏈劑溶劑之影響): >肸只靶例編號5A之薄膜裁成等份,浸於含有EDC (實驗條件如 表斤歹〗)’於30 c反應2小時後取出,以80%丙酮清洗3次,每-欠 卜^ 者/文於1莫耳濃度氯化鈉溶液中20分鐘,再以純水清洗3 一人,=次20分鐘,最後攤平烘乾。將交鏈後之薄膜置入0.15莫耳氯 匕鈉=液中進行膨潤試驗(swemngtest),於下搖晃,5天後觀察 〜。由、絲顯示,基材之親必須在含交鏈劑之有機溶劑與水 勺匕5液中進行(如6D、6E),以避免基材溶解與交鏈程度不足。 劑溶劑之影響 6A 6B_ 6C_ 6D_ 6E_ EDC 濃度(Wf%) 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 溶劑 水 酸鹼值4.7 酸驗值4.8 80%乙醇 80%丙酉同 水溶液 水溶液 外觀 變薄 變薄 變薄 正常 正常 溶解試驗 溶解 溶解 溶解 不溶 不溶 實施例十一: 透明質酸/膠原蛋白基材之化學交鏈(交鏈劑濃度之影響): 將實例編號5A之薄膜裁成等份,浸於酸鹼值4j,含有EDC之 80%丙_中(實驗條件如表七所列),於3〇〇c反應2小時後取出,以 肋%丙_清洗3次,每次20分鐘,接著浸於丨莫耳濃度氯化鈉溶液中 20刀輕’再以純水清洗3次,每次20分鐘,最後攤平烘乾。將交鏈 後之薄膜置入0.15莫耳濃度氯化鈉溶液中進行膨潤試驗(swdUng test) ’於37 C下搖晃’ 5天後觀察彰潤情形。而將交鏈薄膜分別秤重 後’置入含220U透明質酸(Hyaluronidase/ml)的0.15莫耳濃度氣 22 574302 化鈉溶液中進行酵素分解(enzyme degradati〇n),2 / 作細遍分析(urGnieaddassay),計算後得酵素分=收木/合液 薄膜中透明_總量之百分比。結果顯示,經此種交鏈酸佔 素分解速率可明顯降低。 、耘基材之酵 EDC濃度(重量百^) 〇·625
7Β_ 1.25 不溶 1.5 7C_ 2.5 不溶 0.68 7D 5_ 溶解試驗 透明質酸分解酵素γ 1.02 31.13 其中對照組為透明質酸溶液調酸驗值至4.7,加人與透明質 耳比2 : 1之EDC於30°C反應2小時。 、夂、
實施例十二: 多孔隙海綿型態之透明質酸/膠原蛋白基材之化學交鍵: 將實例(九)之多孔隙海綿置於烘箱抽真空,11(rc下物理交鍵3 小時’之後浸於80%丙酮中約〇·5小時,再移至酸驗值47,含有 2.5%EDC之80〇/〇丙酮中’於3〇。〇反應2小時後取出,以8〇%丙鋼清鲁 洗3 -人’每一欠20分鐘’接著浸於J莫耳氯化納溶液巾2〇分鐘,再以 純水清洗3次,每次20分鐘,最後攤平烘乾。 實施例十四: 父鏈之透明g酸/膠原蛋白基材之細胞生長與細胞毒性: 將編號4C,4D,4E之薄膜浸於酸驗值4·7,含有2 5%edc之8〇% 丙酮中,於30C反應2小時後取出,以8〇%丙酉同清洗3次,每次2〇 分麵’接著、1莫耳濃度氯錢溶液巾2G分鐘,再減水清洗3次, 23 574302 每次20分鐘,最後攤平烘乾。交鏈之薄膜打片後置於仙孔洞之培養 孤中,分別將老氣3T3纖維母細胞(imm〇rtalized⑽職3T3 fibr〇bi娘) 與人類纖維母細胞(human fibroblast)種植於材料上,觀察細胞生長 情形(如表八、九)。由細胞種植實驗結果顯示,細胞於基材上持續增 生,且以中性紅染劑染色觀察,均為活細胞,因此基材並無毒性,又 比較人類與老鼠細胞之生長情形,並無顯著差異。 表八·老氣3T3纖維母細胞貼附生長情形 ,___(_(χΙΟ4細胞數目/¾并) 種植細胞數 第一天 弟二天 第=天 交鏈之4C 4 1.8 2.4 4.8 交鏈之4D 4 2.4 4.2 7.4 交鏈之4E 4 1.4 1.8 3.4 表九:人類纖維母細胞貼附生長情形 (xl〇4細胞數目/】 6升) 種植細胞數 第一天 第二天 第二天 交鏈之4C 4_ 1.2 22_ 5.0 交鏈之4D 4 2.6 4.4 7.4 交鏈之4E 4 1.6 2.4 4.0
當然,以上所述僅為本發明之較佳實施例,並非用以限制本發明 之實施範圍’任何熟習綱技藝者在不違穌發明之精神所做之修 改’均應屬於本發明之範圍’因此本發明之倾 . 申請專利範圍做為依據。 24 574302 【圖式簡單說明】 無

Claims (1)

  1. 5743 修正替換本 H丨丨月丨3日 係包括下列步 拾、申請專利範圍: 犯年^ 1.=重交鏈型觸g㈣生物複合獅t製日H (a) 配製麵溶歧_蛋白·液之混合液, 白質之重量比為20/80〜80/20 ; ”干夕醣類與蛋 (b) 以質子酸和氫氧化物調整酸鹼值介於^〜。; (C)於含有交鏈綱之含水有機溶键行交鍵反應; 其中, 倾(b)可依需要將以質子酸和氫氧化物調整 液,塗佈乾燥,或倒入模具冷核燥成多孔材料,或乳化:合 或利用押出裝置,製成纖維等不同型態。 、A " 2·如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中該步驟(a)所述多酶 類溶液係指下列其中一種或其混合物··透明質酸、綾甲基纖維 素(Carboxy methyl cellulose)、果膠(pectin)、澱粉、軟骨素 -4-硫酸鹽(Chondroitin-4-sulfate )、軟骨素 _6_ 硫酸鹽 (Chondroitin-6-sulfate )、褐藻酸鹽(alginate )、殼聚糖 (chitosan)、瓊脂(agar)、鹿角菜膠(carragenan)及瓜耳樹 膠(Guar gum ) 〇 3.如申請專利範圍第1項之製造方法,其中該步驟(a)所述蛋白質溶 液中之蛋白質係為膠原蛋白或明膠或其混合物。 4·如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中(b)之質子酸可選自 下列的一種或其混合物:醋酸、氣化氫。 5·如申請專利範圍第1項所述之製造方法,其中(b)之氫氧化合物, 係為可提供氫氧基之鹼,最佳為選自下列的一種或其混合物:氫氧 化鈉、氫氧化鉀。 6·如申請專利範圍第丨項所述之製造方法,其中該多醣類溶液為多醣 3 574302 類之水溶液,蛋白質係為膠原蛋白為溶於酸鹼值3之、六、广 滅之减,蛋白質係為膠原蛋白為溶於驗之溶液, 2 酸鹼值介於5-11。 8.如帽專^範圍第丨項所述之製造方法,其中當多__液為 類冷从之洛液,蛋白質係為膠原蛋白為溶 二- 合後酸驗值介於5·η。 ^之^,兩溶液'思 9·如申請專纖圍第1韻述之製造方法,射勢賴溶液 類溶於去軒权溶液,蛋白f係糊料溶於去離子水^以 氣化鈉調整至適當之離子強度。 並从 將去除包後之多醣類與蛋白當曰人 在芍 於屬。c洪箱中乾燥成膜史。白貝心均句洛液,倒入模具中,置 u·如圍第1項所述之製造方法,其中該多孔材料的製備方 ΐ ’ t去除氣泡後之多醣類與蛋白質混合均勻溶液,倒入模且 中’置於_30〜-i〇〇〇m々士、人、土 工 、’、 /相中々凍,再置於冷凍乾燥機中真空乾燥 7 Λϋ構,城洞雜為交互料轉之基材。 1第1項崎之製造方法,射職㈣製備方法, =!:泡後之多醣類與蛋白質混合均句溶液’以適當大小之 ϋ中直東射’置於·3()〜_1G(rc冰射絲,再置於冷柬乾 保機中真空乾燥成微粒。 13,如申凊專利範圍第1 &、+、 為利用押岭 、之‘造方法,其中該纖維的製備方法, 液,利用押出Ί ”除氣泡後之多_與蛋白質混合均勻溶 纖維狀之材料Γ打3性擠出至含有機溶劑之凝固液中,形成 酸複合材料。乾呆後為直徑介於1毫米-50微米之纖維狀透明質 4 574302 Μ.如申請專利綱第13項所述之製造方法,其中該含有機溶劑之凝 固液組成分為:水及有機溶劑所構成,該有機溶劑可單一或複數 義混合之:二⑽m甲烧、n,nc甲基胺、Ν,Ν_ 一曱基乙酗胺、乙酸乙酯、選自C1〜C4之低烷_類或選自 之低院醇類;於凝固液中有機溶劑之重量百分率佔有6〇%_1〇〇%。 15. 如申=專利範圍帛14項所述之製造方法,其中_與醇類溶劑可 以任意比例使用,而有機溶劑之重量百分率為75%_1〇〇%。 16. 如申叫專利範圍第}項所述之製造方法,其中該步驟⑷所述之交 鏈劑為碳二亞胺(carb〇diimide)。 Π.如申請專利範圍第16項所述之製造方法,其中該碳二亞胺係為: 1-曱基-3- (3-二曱基胺基丙基)破二亞胺,或3_ (孓二曱基胺基丙 基)-3乙基碳二亞胺,或其混合物。 18.如申請專利範圍第17項所述之製造方法,其中該步驟(c)所述之 交鏈反應係以有機溶劑與水的混合液,其為含有5··水的乙醇或 丙酮;調整此混合溶液之酸驗值至4一5·5,碳二亞胺的重量百分比 為0.5-25% ;反應溫度為2〇_45t:,反應時間為}小時_6小時。 19·如申料概圍第18項所述之製造方法,其巾該有機溶劑鱼水的 混合液於有5_遍水的乙___整此混合溶液之酸驗值至 4-5·5,碳二亞胺的重量百分比為μ5%;反應時間為2小時 20. 如申請專利範圍第}項所述之製造方法,其中(c)經交鏈反轰, 领外經使_機溶顺水的混合輯洗,碰義溶液浸 後,以水清洗烘乾。 / 21. 如申請專纖_ 2G項所述之製造方法,其巾所述之有機 水的混合液為含有5·5()%水的乙醇或叫浸泡時間為 ^ 3小日夺。 」 其中該有機溶劑與水的 22·如申凊專利範圍第21項所述之製造方法 5 574302 混合液為含有5-30%水的乙醇或丙酮。 23.如申請專利範圍第20項所述之製造方法,其中所述之鹽類溶液 為氯化納溶液或填酸氫二納溶液(dibasic sodium phosphate, Na2HP04)或其混合物,濃度為0.15-4莫耳濃度。
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