專利名稱：明膠球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置的制作方法
明膠球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的球狀顆粒材料的制備技術(shù)，具體涉及 一種天然聚合物明膠球形多孔顆粒材料的制備方法。二、背景技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)明膠是一種將膠原三螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為無(wú)規(guī)則鏈而獲得的蛋白質(zhì)，是一種熱水 可溶的多肽混合物，因而具有生物可降解性及良好的生物相容性。由于具有良好 的成膜性，明膠在口服藥品的膠囊中得到廣泛應(yīng)用；同時(shí)，明膠還具有活化巨噬 細(xì)胞和止血作用，可用于制造傷口包扎、止血材料和人造皮膚，以及硬組織修復(fù) 用填充材料。除用來(lái)制備塊體多孔支架外，明膠也可用于制備顆粒形填充材料。。微球材料具有很多不規(guī)則顆粒所沒有的優(yōu)異性能，如高的流動(dòng)性、高的堆積 密度、不易團(tuán)聚、填充后不易引起應(yīng)力集中等。目前，在牙根管和拔牙窩的充填、 牙周病所致牙槽骨吸收的修復(fù)、牙槽嵴增高、頜骨骨囊腔填塞、萎縮性鼻炎充填、 乳突腔充填、整形(如鞍鼻美容)及以人體骨骼其它部位的骨缺損充填中，微球 顆粒填充材料得到廣泛應(yīng)用。聚合物基微球顆粒有多種制備方法，常用的有乳化 -化學(xué)交聯(lián)法、乳化-溶劑蒸發(fā)法及噴霧干燥法。應(yīng)用這些方法制備的微球直徑分 布范圍較大，填充密度大，應(yīng)用于組織填充時(shí)，顆粒間的孔隙過(guò)少，不利于新生 組織的長(zhǎng)入。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)缺陷，提供了一種制備具有均一分布顆粒直徑的明膠球 形多孔顆粒材料的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種明膠球形多孔顆粒材料，所述的明膠球形多孔顆粒材料的球形顆粒，粒徑為小0.8 4mm，顆粒本體內(nèi)部為孔徑小于150nm的微孔， 微孔之間互通，明膠球形多孔顆粒材料的孔隙率為80 95%。一種制備所述的明膠球形多孔顆粒材料的制備方法，制備步驟為 第一步，以蒸餾水配制質(zhì)量濃度為5 20%的明膠溶液，攪拌使明膠完全溶解；第二步，將第一步制備好的明膠溶液從加料口加入儲(chǔ)料罐，通過(guò)壓力表和壓 力控制閥控制儲(chǔ)料罐中的壓力為0.08 0.5MPa，以保證明膠溶液從管徑為小0.5 3mm的導(dǎo)液管以10 60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管流出的明膠溶液在管 口處長(zhǎng)大到約(j)0.8 4mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中，由于表面張力的 作用形成球狀，而后滴入保溫容器內(nèi)的溫度為-(10 20)'C的冷凝液中冷凝，形成 球形度好、粒徑均一的明膠球形多孔顆粒材料。根據(jù)表面張力公式wig = 2;r r<r式中m為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；CT為表面張力；g為重力加速度。當(dāng) 明膠溶液的密度和粘度一定時(shí)，在無(wú)外界干擾的條件下，該法可以制備出球形度 好、粒徑均一的球形顆粒。第三步，將第二步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后的球形 顆粒放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的交聯(lián)劑交聯(lián)處理，然后用無(wú)水乙醇清洗，得到 明膠球形多孔顆粒材料。所述的冷凝液為二甲基硅油或植物油。所述的交聯(lián)劑為 甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。制備所述的明膠球形多孔顆粒材料的裝置，由儲(chǔ)料罐和保溫容器組成，在 儲(chǔ)料罐頂部設(shè)有加料口，在儲(chǔ)料罐上還設(shè)有壓力表，壓力表與壓力控制閥連接， 在儲(chǔ)料罐的底部設(shè)有導(dǎo)液管，在導(dǎo)液管上設(shè)有流量控制閥，在導(dǎo)液管下方設(shè)有保 溫容器。有益效果本發(fā)明制備的明膠球形多孔顆粒材料-:(1) 在顆粒本體內(nèi)部含有大量的互通微孔，形成三維網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，這種顆 粒具有較高的比表面積，有利于細(xì)胞的粘附的組織液的流動(dòng)；(2) 明膠顆粒具有均一的粒徑分布，不需要篩分處理即可得到具有相同粒徑 的顆粒材料；因?yàn)楦鶕?jù)表面張力公式附g = 2;r /"C7式中W為液滴質(zhì)量；r為毛細(xì)管外半徑；O"為表面張力；g為重力加速度。當(dāng)膠原溶液的密度和粘度一定時(shí)，在無(wú)外界干擾的條件下，該法可以制備出球形 度好、粒徑均一的球形顆粒。P)因?yàn)楦鶕?jù)本方法制備的明膠球形顆粒材料的粒徑均一性好，而相同粒徑 的球形顆粒材料，充填后顆粒間空隙率最大，所以本發(fā)明的明膠球形顆粒材料充 填后有利于組織液的流動(dòng)和細(xì)胞的遷移生長(zhǎng)。四、說(shuō)明書附圖圖l球形顆粒成形裝置示意圖。裝置主要由加料口l、壓力表2、壓力控制閥3、儲(chǔ)料罐4、流量控制闊5、 導(dǎo)液管6、冷凝液7和保溫容器8組成。圖2為明膠球形多孔顆粒的照片。圖3為明膠球形多孔顆粒的內(nèi)部孔隙照片。五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:(1) 用恒溫水浴加熱蒸餾水至6(TC，將明膠加入蒸餾水中攪拌使其充分溶 解，配制為質(zhì)量濃度為5%的明膠溶液；(2) 如

圖1所示，將配制好的明膠溶液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)壓力 表2和壓力控制閥3控制儲(chǔ)料罐4中的壓力為0.08MPa，以保證明膠溶液從 小0.5mm導(dǎo)液管6均勻流出，通過(guò)流量控制閥5控制流速為10滴/min。從導(dǎo)液管 6流出的明膠溶液在管口處長(zhǎng)大到(()0.8mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中， 由于表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器8內(nèi)的冷凝液7中冷凝，冷凝 液的溫度為-10'C，形成球形顆粒。冷凝液為二甲基硅油。(3) 冷凝后的微球分離，并在-5。C的溫度冷凍干燥處理8h;冷凍干燥后的球 形顆粒先放入質(zhì)量濃度為0.25%的戊二醛溶液交聯(lián)處理3h，再用無(wú)水乙醇清洗， 得到明膠球形多孔顆粒材料，如圖2所示，顆粒的球形度好，粒徑均一，粒徑為 0.8mm、如圖3所示，顆粒的孔隙率高，孔隙率為80%，孔互通，形成三維網(wǎng)狀 立體結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2:(1) 用恒溫水浴加熱蒸餾水至6(TC，將明膠加入蒸餾水中攪拌使其充分溶 解，配制為質(zhì)量濃度為20%的明膠溶液；(2) 將配制好的明膠溶液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制儲(chǔ)料罐4中的壓 力為0.5MPa，以保證明膠溶液從(()3mm導(dǎo)液管6均勻流出。從導(dǎo)液管6流出的 明膠溶液在管口處長(zhǎng)大到小4mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中，由于表面 張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器8內(nèi)的冷凝液7中冷凝，冷凝液的溫度 為-2(TC，形成球形顆粒。冷凝液為植物油。(3) 冷凝后的微球分離，并在-l(TC的溫度冷凍干燥處理24h;冷凍干燥后的 球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為2.5。/。的甲醛溶液交聯(lián)處理24h，再用無(wú)水乙醇清洗， 得到明膠球形多孔顆粒材料。實(shí)施例3:(1) 用恒溫水浴加熱蒸餾水至60°C，將明膠加入蒸餾水中攪拌使其充分溶 解，配制為質(zhì)量濃度為12%的明膠溶液；(2) 將配制好的明膠溶液從加料口 1加入儲(chǔ)料罐4，通過(guò)控制儲(chǔ)料罐4中的壓 力為0.28MPa，以保證明膠溶液從(M.25mm導(dǎo)液管6均勻流出。從導(dǎo)液管6流出 的明膠溶液在管口處長(zhǎng)大到())2.3mm的近球形顆粒后滴落，在下落過(guò)程中，由于 表面張力的作用形成球狀，而后滴入保溫容器8內(nèi)的冷凝液7中冷凝，冷凝液的 溫度為-15'C，形成球形顆粒。冷凝液為二甲基硅油。(3) 冷凝后的微球分離，并在-7'C的溫度冷凍干燥處理18h;冷凍干燥后的 球形顆粒先放入質(zhì)量濃度為1.25%的乙二醛溶液交聯(lián)處理12h，再用無(wú)水乙醇清 洗，得到明膠球形多孔顆粒材料。
權(quán)利要求
1.一種明膠球形多孔顆粒材料，其特征在于所述的明膠球形多孔顆粒材料的球形顆粒，粒徑為φ0.8～4mm，顆粒本體內(nèi)部為孔徑小于150μm的微孔，微孔之間互通，明膠球形多孔顆粒材料的孔隙率為80～95％。
2. —種制備如權(quán)利要求1所述的明膠球形多孔顆粒材料的制備方法，其特征在 于，制備步驟為第一步，以蒸餾水配制質(zhì)量濃度為5 20%的明膠溶液，攪拌使明膠完全溶解；第二步，將第一步制備好的明膠溶液從管徑為(()0.5 3mm的管子，以10 60 滴/min的速度均勻流出，滴入溫度為-10 20'C的冷凝液中冷凝，形成球形顆粒；第三步，將第二步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；將冷凍干燥后的球形 顆粒放入質(zhì)量濃度為0.25 2.5%的交聯(lián)劑交聯(lián)處理，然后用無(wú)水乙醇清洗，得到 明膠球形多孔顆粒材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的明膠球形多孔顆粒材料的制備方法，其特征在于，所述的 冷凝液為二甲基硅油或植物油。
4. 如權(quán)利要求2所述的明膠球形多孔顆粒材料的制備方法，其特征在于，所述的 交聯(lián)劑為甲醛、戊二醛、乙二醛中的任意一種。
5. 制備如權(quán)利要求1所述的明膠球形多孔顆粒材料的裝置，其特征在于，所述的 裝置由儲(chǔ)料罐(4)和保溫容器(8)組成，在儲(chǔ)料罐(4)頂部設(shè)有加料口 (1)， 在儲(chǔ)料罐(4)上還設(shè)有壓力表(2)，壓力表(2)與壓力控制閥(3)連接，在 儲(chǔ)料罐(4)的底部設(shè)有導(dǎo)液管(6)，在導(dǎo)液管(6)上設(shè)有流量控制閥(5)， 在導(dǎo)液管下方設(shè)有保溫容器(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種明膠球形多孔顆粒材料及其制備方法和裝置。制備步驟為第一步，以蒸餾水配制明膠溶液；第二步，將明膠溶液從加料口加入儲(chǔ)料罐，控制儲(chǔ)料罐中的壓力為0.08～0.5MPa，以保證明膠溶液從管徑為φ0.5～3mm的導(dǎo)液管以10～60滴/min的速度均勻流出。從導(dǎo)液管流出的明膠溶液在管口處長(zhǎng)大到約φ0.8～4mm的近球形顆粒后滴落，而后滴入保溫容器內(nèi)的溫度為-(10～20)℃的冷凝液中冷凝，形成球形度好、粒徑均一的明膠球形多孔顆粒材料。第三步，將第二步冷凝后的球形顆粒分離、冷凍干燥；交聯(lián)處理，清洗，得到明膠球形多孔顆粒材料。這種球形顆粒材料具有均一的粒徑分布，內(nèi)部含有大量的互通微孔，具有較高的比表面積，可在組織修復(fù)和藥物緩釋中得到應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61L27/56GK101401962SQ20081023507
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者儲(chǔ)成林, 卓 張, 林萍華, 浦躍樸, 盛曉波, 董寅生, 超 郭 申請(qǐng)人:東南大學(xué)