一种批量制备天然胶原蛋白纳米纤维的方法

本发明涉及一种批量制备天然胶原蛋白纳米纤维的方法，属于生物医学。

背景技术：

1、胶原蛋白纤维是脊椎动物细胞外基质(ecm)中的主要结构成分之一，主要由胶原蛋白构成，呈现明暗相间的周期性横纹结构。得益于其自身结构和来源，胶原蛋白纤维不仅具有一定的强度和柔韧性，表面可以进行诸多官能团修饰，其更大的优势在于其卓越的生物相容性、生物降解性和低免疫原性。

2、胶原蛋白纤维因其独特的性质，被广泛的用于生物医学领域。以其为基础可制备多种形式和用途的生物医学材料，比较常见的一类就是医院中经常使用的皮肤创伤敷料、皮肤替代品以及外科手术中的缝合线。除此之外，胶原蛋白纤维还可制备成胶原膜，胶原支架，矿化胶原等，在骨修复，皮肤组织，心脏疾病，神经系统以及其他方面均有诸多的应用。

3、目前胶原蛋白纤维的制备方法比较有限，大多为将提取出的胶原蛋白进行挤压或纺丝，使其形成纤维状结构，该方法会破坏天然胶原蛋白纤维原有的表面周期性横纹结构，使其生物活性和力学强度丧失，另外，该方法制备的胶原蛋白纤维无法分散到水溶液或者生物体液环境中，严重限制了其使用场景。

4、如中国专利文献cn115262013a公开一种水产胶原蛋白纳米纤维及其溶液气纺制备方法，该方法包括：s1、以水产胶原蛋白为原料，在胃蛋白酶存在条件下溶于溶剂中，得到胶原蛋白溶液；s2、将所述胶原蛋白溶液以细流方式流出，采用高速压缩气流进行拉伸的同时，溶剂挥发，收集得到水产胶原蛋白纳米纤维。该方法通过溶液气流纺丝的方式，将优化的水产胶原蛋白纺丝溶液形成纳米纤维材料，气流纺丝会破坏天然胶原蛋白纤维原有的表面周期性横纹结构(通过sem图可以看出)，导致纳米纤维生物活性和力学强度丧失，应用范围比较窄。

5、另外一种制备胶原蛋白纤维的方法为酸提取法，该方法会严重破坏胶原蛋白纤维本身的三螺旋结构和周期性横纹，且所得产品一般为胶原蛋白纤维的分解产物。

6、经调研得知动物跟腱90％以上由胶原蛋白纤维组成，胶原蛋白纤维含量极其丰富，目前还没有保持胶原蛋白纤维原本完好形貌提取纤维方法的报道。

7、因此，迫切需要一种快速、简单、高效，并可保持胶原蛋白纤维周期性横纹结构的方法来制备分散性胶原蛋白纳米纤维。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种批量制备天然胶原蛋白纳米纤维的方法。

2、本发明利用快速、简单、高效的方法，成功得到了保持原有的表面周期性横纹结构的天然胶原蛋白纳米纤维，步骤简单，效果卓越，一次即可大批量制备胶原蛋白纤维，且制备的胶原蛋白纤维在水溶液或体液环境中的分散性极好。

3、本发明是通过如下技术方案实现的：

4、一种批量制备天然胶原蛋白纳米纤维的方法，包括步骤如下：

5、(1)取动物跟腱去除筋膜，得到白色跟腱，切成小段并进行冷冻保存，

6、(2)将冷冻的跟腱进行切片，冷冻保存，得到跟腱切片，

7、(3)将跟腱切片在搅拌下加入脱细胞溶液中，混合搅拌，

8、(4)脱细胞后，依次用pbs、蒸馏水，离心洗涤，得到天然胶原蛋白纳米纤维。

9、根据本发明优选的，步骤(1)中，动物跟腱选自牛大腿上的长条跟腱。

10、根据本发明优选的，步骤(1)中，切成小段的长度为0.1-20cm。

11、根据本发明优选的，步骤(2)中，切片的厚度为0.001-1mm。

12、根据本发明优选的，步骤(1)、步骤(2)中，冷冻保存温度为-4℃至-80℃。

13、根据本发明优选的，步骤(3)中，所述脱细胞溶液为含有十二烷基硫酸钠(sds)和乙二胺四乙酸二钠的tris-hcl缓冲液。

14、根据本发明优选的，脱细胞溶液中十二烷基硫酸钠(sds)的浓度为10-100mm，乙二胺四乙酸二钠的浓度为1-50mm。

15、根据本发明优选的，tris-hcl缓冲液ph为5-10，tris-hcl缓冲液与脱细胞溶液的体积百分比为1-20％(v/v)。

16、根据本发明优选的，步骤(3)中，混合溶液的搅拌时间为1-7天，搅拌速率为100-1000rpm,温度为4-40℃。

17、根据本发明优选的，步骤(4)中，pbs的浓度为0.01m，ph值为7.4。

18、本发明的技术特点及优点：

19、1、本发明利用快速、简单、高效的方法，成功得到了保持原有的表面周期性横纹结构的天然胶原蛋白纳米纤维，步骤简单，效果卓越，一次即可大批量制备胶原蛋白纤维，且制备的胶原蛋白纤维在水溶液或体液环境中的分散性极好，尺寸均匀可调。

20、2、本发明使用的脱细胞溶液安全高效，对胶原蛋白纤维几乎没有破坏，破坏可忽略不计，得到的胶原蛋白纤维可完好的保留其天然三螺旋结构和周期性带状条纹结构。

21、3、本发明所使用的原材料为跟腱，跟腱富含大量的胶原蛋白纤维，材料利用率极高。

22、4、本发明可制备长度可调的胶原蛋白纤维，根据需要通过简单的一步冷切即可满足对长度的需求；

23、5、本发明所制备的胶原蛋白纤维表面含有氨基、羧基等基团，易于进一步的对其表面进行修饰；

24、6、本发明所制备的胶原蛋白纤维天然来源，本身即为细胞外基质成分，具有极好的生物相容性，较低的免疫原性，可用于细胞培养。

技术特征：

1.一种批量制备天然胶原蛋白纳米纤维的方法，包括步骤如下：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，动物跟腱选自牛大腿上的长条跟腱。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，切成小段的长度为0.1-20cm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，切片的厚度为1-1mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(2)中，冷冻保存温度为-4℃至-80℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述脱细胞溶液为含有十二烷基硫酸钠(sds)和乙二胺四乙酸二钠的tris-hcl缓冲液。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，脱细胞溶液中十二烷基硫酸钠(sds)的浓度为10-100mm，乙二胺四乙酸二钠的浓度为5-50mm。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，tris-hcl缓冲液ph为4-10，tris-hcl缓冲液与脱细胞溶液的体积百分比为1-20％(v/v)。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，混合溶液的搅拌时间为1-7天，搅拌速率为100-1000rpm,温度为4-40℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，pbs的浓度为0.01m，ph值为7.4。

技术总结本发明涉及一种批量制备天然胶原蛋白纳米纤维的方法，该方法先对动物跟腱切小段冷冻保存，再进行切片，冷冻保存，得到跟腱切片，跟腱切片在搅拌下加入脱细胞溶液中，混合搅拌，洗涤后得到天然胶原蛋白纳米纤维。本发明利用快速、简单、高效的方法，成功得到了保持原有的表面周期性横纹结构的天然胶原蛋白纳米纤维，步骤简单，效果卓越，一次即可大批量制备胶原蛋白纤维，且制备的胶原蛋白纤维在水溶液或体液环境中的分散性极好。技术研发人员：仇吉川,李艺玮,马瑞奇,纪振冰,桑元华,刘宏受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/5/9