CN118272222B - 一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于羊膜脱细胞装置技术领域，尤其涉及一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备及方法，该基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备包括超临界二氧化碳萃取釜，所述超临界二氧化碳萃取釜的底部内壁上开设有插孔，所述插孔内插接有酶解操作罐，所述酶解操作罐的顶部设置有酶解罐盖，所述酶解罐盖上贯穿插接有连接管，所述连接管上安装有酶解控制阀。相较于现有的使用胰蛋白酶对羊膜进行脱细胞的方式而言，本发明利用超临界二氧化碳具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度、低表面张力的特性，加速羊膜上皮细胞层的上皮细胞和纤维母细胞层的表浅纤维母细胞的脱落，从而提高脱细胞羊膜的制备效率。

Description

一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备及方法

技术领域

本发明属于羊膜脱细胞装置技术领域，尤其涉及一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备及方法。

背景技术

脱细胞羊膜基质材料是通过脱细胞工艺去除羊膜组织细胞而保留胶原蛋白支架结构的基质材料，由于其保留羊膜组织固有胶原蛋白支架结构、较低的免疫原性和良好的生物降解性,难以被人工合成材料所模仿,越来越受到人们的关注。脱细胞羊膜基质材料可广泛用于再生医学与组织工程领域，并且由于其可以采取多种形式，包括膜片、粉末和水凝胶，因此其用途日益广泛。

现有技术在对羊膜进行脱细胞处理时一般是使用胰蛋白酶溶液将羊膜上皮细胞层的上皮细胞和纤维母细胞层的表浅纤维母细胞冲掉，从而获得脱细胞羊膜，虽然该方法能够获得脱细胞羊膜，但是使用胰蛋白酶溶液冲洗的方式获得脱细胞羊膜时的效率较低，且冲洗得不够彻底，进而影响获得的脱细胞羊膜的质量。

因此，发明一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备及方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，包括超临界二氧化碳萃取釜，所述超临界二氧化碳萃取釜的底部内壁上开设有插孔，所述插孔内插接有酶解操作罐，所述酶解操作罐的顶部设置有酶解罐盖，所述酶解罐盖上贯穿插接有连接管，所述连接管上安装有酶解控制阀，所述酶解操作罐的外部设置有酶解传动组件，所述酶解操作罐的内部设置有固定环，所述固定环的底部边缘位置固定连接有环形的托板，所述托板的内侧设置有多个弹性绳，多个所述弹性绳靠近托板圆心的一端固定连接有同一个连接环，所述托板的顶部设置有待脱细胞处理的羊膜，所述羊膜的顶部边缘位置设置有压环，且压环的底部均匀分布有突刺，所述固定环的顶部设置有驱动环，所述驱动环的底部转动连接有转环，所述固定环的顶部开设有环形的插槽，且转环过盈配合插接在插槽中，所述转环内侧与压环的顶部之间固定连接有多个L形的连接杆，所述驱动环的内侧环形分布有多个圆柱形的刮杆，多个所述刮杆靠近驱动环圆心的一端之间连接有连接组件。

进一步的，所述酶解传动组件包括活动环，所述活动环套接在酶解操作罐的外部，且活动环的底部与超临界二氧化碳萃取釜底部内壁转动连接，所述活动环的内径与酶解操作罐的外径相匹配，所述活动环的外侧固定套接有齿环，所述齿环的一侧啮合有齿轮，所述齿轮的底部设置有电机，所述超临界二氧化碳萃取釜底部开设有安装槽，所述电机安装在安装槽中，所述电机的驱动轴贯穿插接在超临界二氧化碳萃取釜的底部内壁上，且电机的输出轴固定贯穿插接在齿轮的圆心处，所述活动环的内侧安装有多个第一磁块，且第一磁块与活动环的内侧齐平，所述驱动环外侧与多个第一磁块相对的位置均开设有凹槽，所述凹槽内设置有酶解保温套，所述酶解保温套的内侧安装有第二磁块，且第一磁块与第二磁块相对一侧的磁极相反。

进一步的，所述连接组件包括连接盘，所述连接盘的侧面铰接有多个连接块，多个所述连接块呈环形分布，且多个连接块分别与多个刮杆对应转动连接在一起，所述连接盘的顶部中心处垂直固定连接有伸缩杆，所述伸缩杆的侧面与驱动环的侧面之间固定连接有固定杆。

进一步的，所述驱动环的顶部对称固定连接有两个L形的拉杆，两个所述拉杆的顶端之间固定连接有圆环，且圆环的内径大于连接管的直径。

进一步的，所述酶解操作罐靠近底部的侧壁上设置有环形凸起，且固定环卡接在环形凸起的顶部，所述环形凸起的顶部边缘位置开设有卡槽，所述卡槽内设置有卡块，所述卡块与固定环外侧固定连接，且卡块的长度小于卡槽的长度。

进一步的，所述酶解操作罐的底部内壁上固定连接有锥形顶块，所述锥形顶块的顶部直径大于连接环的内径，且锥形顶块的顶部能够与连接环接触。

进一步的，所述超临界二氧化碳萃取釜的顶部设置有箱盖，所述酶解控制阀的一侧连接有压力计。

进一步的，所述压环的外径小于固定环的内径，且压环和托板均为镂空设计。

进一步的，所述第一磁块所在高度低于第二磁块所在高度，且多个第一磁块与多个第二磁块之间的吸引力大于驱动环转动时所受到的阻力。

本发明还提供了一种用于基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备的处理方法，包括以下步骤：

步骤一：剥离新鲜羊膜，用无菌水或生理盐水清洗掉羊膜表面的杂质以及血水，从而获得清洁的羊膜；

步骤二：将清洗后的羊膜放入到脂肪酶或者胰酶溶液中处理1至2h，然后清洗去除羊膜表面残留的脂肪酶或者胰酶溶液；

步骤三：将处理后的羊膜固定到压环上，并将固定有羊膜的压环与固定环连接在一起；

步骤四：打开箱盖和酶解罐盖，将羊膜放入酶解操作罐中，同时向酶解操作罐中添加超临界二氧化碳携带剂，随后关闭酶解罐盖，通过高压泵向连接管中泵入二氧化碳，保持压力至9.3至15Mpa处理1至2h，得到脱细胞羊膜。

本发明的技术效果和优点：

1、相较于现有的使用胰蛋白酶对羊膜进行脱细胞的方式而言，本发明利用超临界二氧化碳具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度、低表面张力的特性，加速羊膜上皮细胞层的上皮细胞和纤维母细胞层的表浅纤维母细胞的脱落，从而提高脱细胞羊膜的制备效率；

2、本发明通过设有刮杆，在超临界二氧化碳对羊膜进行脱细胞处理的过程中，多个刮杆能够在对应连接块的带动下贴着羊膜的表面滚动，从而对羊膜的表面起到刮动效果，提高羊膜上皮细胞层的上皮细胞和纤维母细胞层的表浅纤维母细胞的脱落效率；

3、本发明通过设置有锥形顶块，当固定在压环以及托板上的羊膜被逐渐放入到酶解操作罐中时，当连接环与锥形顶块接触时，锥形顶块能够向上顶动连接环，而随着连接环的向上移动，多个弹性绳能够逐渐被拉伸，而羊膜则能够在多个弹性绳的托动下向上凸起，从而使得羊膜被进一步绷紧，进而增大羊膜与超临界二氧化碳的接触面积，提高羊膜的脱细胞效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中超临界二氧化碳萃取釜的立体剖视图；

图3是本发明中活动环、齿环以及第一磁块的立体示意图；

图4是本发明中酶解操作罐及其内部所有结构的立体示意图；

图5是本发明中酶解操作罐的立体剖视图；

图6是本发明中酶解操作罐内部所有结构的立体示意图；

图7是本发明中固定环、托板、弹性绳、连接环、酶解保温套以及卡块的立体示意图；

图8是本发明中刮杆和连接组件的立体示意图；

图9是本发明中固定环、驱动环、羊膜、托板以及压环等结构的立体剖视图；

图10是本发明中压环、突刺、驱动环、转环以及酶解保温套的立体示意图。

图中：1、超临界二氧化碳萃取釜；2、酶解操作罐；3、酶解罐盖；4、连接管；5、酶解控制阀；6、酶解传动组件；61、活动环；62、齿环；63、齿轮；64、电机；65、第一磁块；66、酶解保温套；67、第二磁块；7、固定环；8、托板；9、弹性绳；10、连接环；11、羊膜；12、压环；13、突刺；14、驱动环；15、转环；16、插槽；17、连接杆；18、刮杆；19、连接组件；191、连接盘；192、连接块；193、伸缩杆；194、固定杆；20、拉杆；21、圆环；22、环形凸起；23、卡槽；24、卡块；25、锥形顶块；26、箱盖；27、压力计。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了如图1至图10所示的一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，包括超临界二氧化碳萃取釜1，所述超临界二氧化碳萃取釜1的底部内壁上开设有插孔，所述插孔内插接有酶解操作罐2，所述酶解操作罐2的顶部设置有酶解罐盖3，所述酶解罐盖3上贯穿插接有连接管4，所述连接管4上安装有酶解控制阀5，所述酶解操作罐2的外部设置有酶解传动组件6，所述酶解操作罐2的内部设置有固定环7，所述固定环7的底部边缘位置固定连接有环形的托板8，所述托板8的内侧设置有多个弹性绳9，多个所述弹性绳9靠近托板8圆心的一端固定连接有同一个连接环10，所述托板8的顶部设置有待脱细胞处理的羊膜11，所述羊膜11的顶部边缘位置设置有压环12，且压环12的底部均匀分布有突刺13，所述固定环7的顶部设置有驱动环14，所述驱动环14的底部转动连接有转环15，所述固定环7的顶部开设有环形的插槽16，且转环15过盈配合插接在插槽16中，所述转环15内侧与压环12的顶部之间固定连接有多个L形的连接杆17，所述驱动环14的内侧环形分布有多个圆柱形的刮杆18，多个所述刮杆18靠近驱动环14圆心的一端之间连接有连接组件19，所述超临界二氧化碳萃取釜1的顶部设置有箱盖26，所述酶解控制阀5的一侧连接有压力计27，所述酶解操作罐2靠近底部的侧壁上设置有环形凸起22，且固定环7卡接在环形凸起22的顶部，所述环形凸起22的顶部边缘位置开设有卡槽23，所述卡槽23内设置有卡块24，所述卡块24与固定环7外侧固定连接，且卡块24的长度小于卡槽23的长度；

所述酶解传动组件6包括活动环61，所述活动环61套接在酶解操作罐2的外部，且活动环61的底部与超临界二氧化碳萃取釜1底部内壁转动连接，所述活动环61的内径与酶解操作罐2的外径相匹配，所述活动环61的外侧固定套接有齿环62，所述齿环62的一侧啮合有齿轮63，所述齿轮63的底部设置有电机64，所述超临界二氧化碳萃取釜1底部开设有安装槽，所述电机64安装在安装槽中，所述电机64的驱动轴贯穿插接在超临界二氧化碳萃取釜1的底部内壁上，且电机64的输出轴固定贯穿插接在齿轮63的圆心处，所述活动环61的内侧安装有多个第一磁块65，且第一磁块65与活动环61的内侧齐平，所述驱动环14外侧与多个第一磁块65相对的位置均开设有凹槽，所述凹槽内设置有酶解保温套66，所述酶解保温套66的内侧安装有第二磁块67，且第一磁块65与第二磁块67相对一侧的磁极相反；

所述连接组件19包括连接盘191，所述连接盘191的侧面铰接有多个连接块192，多个所述连接块192呈环形分布，且多个连接块192分别与多个刮杆18对应转动连接在一起，所述连接盘191的顶部中心处垂直固定连接有伸缩杆193，所述伸缩杆193的侧面与驱动环14的侧面之间固定连接有固定杆194；

当羊膜11经过脂肪酶或者胰酶的处理操作后，将羊膜11清洗干净，随后将驱动环14底部的转环15与固定环7分开，接着使压环12的底部朝上，随后将经过清洗的羊膜11覆盖在压环12上并铺展开来，然后轻轻按压羊膜11与压环12相对的部分，从而通过压环12上的突刺13对铺展开的羊膜11进行简单的固定，接着将固定环7套在固定有羊膜11的压环12上，而转环15也逐渐插入到固定环7顶部的插槽16中，当转环15与固定环7连接在一起后，羊膜11也被压环12和托板8所压紧固定，随后将压环12倒置过来，此时驱动环14内侧的多个刮杆18能够在重力的作用下向下偏转并轻压在羊膜11上，而羊膜11的底面则能够被多个弹性绳9所支撑，接着将固定有羊膜11的固定环7以及驱动环14一起放入到酶解操作罐2中，而在将固定环7放入到酶解操作罐2内时，使固定环7底部的卡块24能够与环形凸起22上的卡槽23相对，当固定环7与环形凸起22接触时，卡块24也能够卡入到卡槽23中，从而对固定环7起到固定作用，而多个第一磁块65也能够与对应的第二磁块67之间产生吸引力；

随后在将超临界二氧化碳携带剂放入到酶解操作罐2中后，盖上酶解罐盖3并通过连接管4向酶解操作罐2内通入二氧化碳，当二氧化碳通入完毕后，二氧化碳能够在高压作用下变为超临界二氧化碳，由于临界二氧化碳具有类似气体的扩散性及液体的溶解能力，同时兼具低黏度、低表面张力的特性，因此能够加速羊膜11上皮细胞层的上皮细胞和纤维母细胞层的表浅纤维母细胞的脱落，进而提高脱细胞羊膜11的制备效率；

此外，在超临界二氧化碳对羊膜11进行脱细胞处理的过程中，能够启动电机64，使其能够通过齿轮63和齿环62的传动作用带动活动环61转动，而随着活动环61的转动，活动环61能够通过第一磁块65对第二磁块67的吸引力带动驱动环14转动，而随着驱动环14的转动，驱动环14能够通过固定杆194带动伸缩杆193以及连接盘191转动，而随着连接盘191的转动，多个刮杆18能够在对应连接块192的带动下贴着羊膜11的表面滚动，从而对羊膜11的表面起到刮动效果，提高羊膜11上皮细胞层的上皮细胞和纤维母细胞层的表浅纤维母细胞的脱落效率，而在刮杆18对羊膜11表面进行刮动时，伸缩杆193以及刮杆18能够自适应的进行伸缩以及偏转，从而保证刮杆18能够很好的与羊膜11的表面保持接触。

如图4和图6所示，所述驱动环14的顶部对称固定连接有两个L形的拉杆20，两个所述拉杆20的顶端之间固定连接有圆环21，且圆环21的内径大于连接管4的直径；

通过设置有拉杆20，当需要将羊膜11放入或者从酶解操作罐2中取出时，能够通过拉杆20或者圆环21将驱动环14、固定环7以及羊膜11一起放入或者从酶解操作罐2中取出，而圆环21能够套在连接管4的外侧，避免连接管4的底端被阻挡。

如图4和图5所示，所述酶解操作罐2的底部内壁上固定连接有锥形顶块25，所述锥形顶块25的顶部直径大于连接环10的内径，且锥形顶块25的顶部能够与连接环10接触；

通过设置有锥形顶块25，当固定在压环12以及托板8上的羊膜11被逐渐放入到酶解操作罐2中时，当连接环10与锥形顶块25接触时，锥形顶块25能够向上顶动连接环10，而随着连接环10的向上移动，多个弹性绳9能够逐渐被拉伸，而羊膜11则能够在多个弹性绳9的托动下向上凸起，从而使得羊膜11被进一步绷紧，进而增大羊膜11与超临界二氧化碳的接触面积，提高羊膜11的脱细胞效率。

如图6至图10所示，所述压环12的外径小于固定环7的内径，且压环12和托板8均为镂空设计；

由于羊膜11的形状存在不规则，因此当羊膜11通过压环12底部的突刺13被固定在压环12上后，羊膜11多余的边缘能够被包裹在压环12上，由于压环12的外径小于固定环7的内径，因此当压环12被放入到固定环7内侧时，包裹在压环12外侧的羊膜11不会影响压环12的正常放置，而镂空的压环12和托板8能够便于超临界二氧化碳进行流通。

如图3至图10所示，所述第一磁块65所在高度低于第二磁块67所在高度，且多个第一磁块65与多个第二磁块67之间的吸引力大于驱动环14转动时所受到的阻力；

当固定环7连同羊膜11被一同放入到酶解操作罐2中后，由于第一磁块65的高度低于第二磁块67的高度，因此第一磁块65能够对第二磁块67之间产生向下的吸引力，从而使得固定环7能够与环形凸起22保持紧密的贴合，同时也避免当连接环10受到锥形顶块25向上的顶力时，固定环7底部的卡块24从环形凸起22的卡槽23中移出。

本发明还提供了一种用于基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备的处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：剥离新鲜羊膜11，用无菌水或生理盐水清洗掉羊膜11表面的杂质以及血水，从而获得清洁的羊膜11；

步骤二：将清洗后的羊膜11放入到脂肪酶或者胰酶溶液中处理1至2h，然后清洗去除羊膜11表面残留的脂肪酶或者胰酶溶液；

步骤三：将处理后的羊膜11固定到压环12上，并将固定有羊膜11的压环12与固定环7连接在一起；

步骤四：打开箱盖26和酶解罐盖3，将羊膜11放入酶解操作罐2中，同时向酶解操作罐2中添加超临界二氧化碳携带剂，随后关闭酶解罐盖3，通过高压泵向连接管4中泵入二氧化碳，保持压力至9.3至15Mpa处理1至2h，得到脱细胞羊膜11。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。

Claims (7)

1.一种基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，包括超临界二氧化碳萃取釜（1），其特征在于：所述超临界二氧化碳萃取釜（1）的底部内壁上开设有插孔，所述插孔内插接有酶解操作罐（2），所述酶解操作罐（2）的顶部设置有酶解罐盖（3），所述酶解罐盖（3）上贯穿插接有连接管（4），所述连接管（4）上安装有酶解控制阀（5），所述酶解操作罐（2）的外部设置有酶解传动组件（6），所述酶解操作罐（2）的内部设置有固定环（7），所述固定环（7）的底部边缘位置固定连接有环形的托板（8），所述托板（8）的内侧设置有多个弹性绳（9），多个所述弹性绳（9）靠近托板（8）圆心的一端固定连接有同一个连接环（10），所述托板（8）的顶部设置有待脱细胞处理的羊膜（11），所述羊膜（11）的顶部边缘位置设置有压环（12），且压环（12）的底部均匀分布有突刺（13），所述固定环（7）的顶部设置有驱动环（14），所述驱动环（14）的底部转动连接有转环（15），所述固定环（7）的顶部开设有环形的插槽（16），且转环（15）过盈配合插接在插槽（16）中，所述转环（15）内侧与压环（12）的顶部之间固定连接有多个L形的连接杆（17），所述驱动环（14）的内侧环形分布有多个圆柱形的刮杆（18），多个所述刮杆（18）靠近驱动环（14）圆心的一端之间连接有连接组件（19）；

所述酶解传动组件（6）包括活动环（61），所述活动环（61）套接在酶解操作罐（2）的外部，且活动环（61）的底部与超临界二氧化碳萃取釜（1）底部内壁转动连接，所述活动环（61）的内径与酶解操作罐（2）的外径相匹配，所述活动环（61）的外侧固定套接有齿环（62），所述齿环（62）的一侧啮合有齿轮（63），所述齿轮（63）的底部设置有电机（64），所述超临界二氧化碳萃取釜（1）底部开设有安装槽，所述电机（64）安装在安装槽中，所述电机（64）的驱动轴贯穿插接在超临界二氧化碳萃取釜（1）的底部内壁上，且电机（64）的输出轴固定贯穿插接在齿轮（63）的圆心处，所述活动环（61）的内侧安装有多个第一磁块（65），且第一磁块（65）与活动环（61）的内侧齐平，所述驱动环（14）外侧与多个第一磁块（65）相对的位置均开设有凹槽，所述凹槽内设置有酶解保温套（66），所述酶解保温套（66）的内侧安装有第二磁块（67），且第一磁块（65）与第二磁块（67）相对一侧的磁极相反；

所述连接组件（19）包括连接盘（191），所述连接盘（191）的侧面铰接有多个连接块（192），多个所述连接块（192）呈环形分布，且多个连接块（192）分别与多个刮杆（18）对应转动连接在一起，所述连接盘（191）的顶部中心处垂直固定连接有伸缩杆（193），所述伸缩杆（193）的侧面与驱动环（14）的侧面之间固定连接有固定杆（194）；

所述压环（12）的外径小于固定环（7）的内径，且压环（12）和托板（8）均为镂空设计。

2.根据权利要求1所述的基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，其特征在于：所述驱动环（14）的顶部对称固定连接有两个L形的拉杆（20），两个所述拉杆（20）的顶端之间固定连接有圆环（21），且圆环（21）的内径大于连接管（4）的直径。

3.根据权利要求2所述的基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，其特征在于：所述酶解操作罐（2）靠近底部的侧壁上设置有环形凸起（22），且固定环（7）卡接在环形凸起（22）的顶部，所述环形凸起（22）的顶部边缘位置开设有卡槽（23），所述卡槽（23）内设置有卡块（24），所述卡块（24）与固定环（7）外侧固定连接，且卡块（24）的长度小于卡槽（23）的长度。

4.根据权利要求3所述的基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，其特征在于：所述酶解操作罐（2）的底部内壁上固定连接有锥形顶块（25），所述锥形顶块（25）的顶部直径大于连接环（10）的内径，且锥形顶块（25）的顶部能够与连接环（10）接触。

5.根据权利要求4所述的基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，其特征在于：所述超临界二氧化碳萃取釜（1）的顶部设置有箱盖（26），所述酶解控制阀（5）的一侧连接有压力计（27）。

6.根据权利要求5所述的基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备，其特征在于：所述第一磁块（65）所在高度低于第二磁块（67）所在高度，且多个第一磁块（65）与多个第二磁块（67）之间的吸引力大于驱动环（14）转动时所受到的阻力。

7.一种使用权利要求6所述的基于生物酶技术的羊膜完全脱细胞的设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：剥离新鲜羊膜（11），用无菌水或生理盐水清洗掉羊膜（11）表面的杂质以及血水，从而获得清洁的羊膜（11）；

步骤二：将清洗后的羊膜（11）放入到脂肪酶或者胰酶溶液中处理1至2h，然后清洗去除羊膜（11）表面残留的脂肪酶或者胰酶溶液；

步骤三：将处理后的羊膜（11）固定到压环（12）上，并将固定有羊膜（11）的压环（12）与固定环（7）连接在一起；

步骤四：打开箱盖（26）和酶解罐盖（3），将羊膜（11）放入酶解操作罐（2）中，同时向酶解操作罐（2）中添加超临界二氧化碳携带剂，随后关闭酶解罐盖（3），通过高压泵向连接管（4）中泵入二氧化碳，保持压力至9.3至15Mpa处理1至2h，得到脱细胞羊膜（11）。