專利名稱：一種用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于促進傷口愈合的薄膜的制備，特別涉及一種采用靜電紡絲的方法制備由平行排列的納米纖維構(gòu)成的用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜的方法。
背景技術(shù)：
傷口愈合是組織器官損傷修復(fù)的一種途徑，在組織器官損傷修復(fù)的過程中，傷口敷料會起到保護傷口不被細(xì)菌侵襲并加速傷口愈合的作用。早在4500年前人們就發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，并學(xué)會了用植物等覆蓋傷口，利于傷口愈合，減輕因感染而致死亡的幾率。之后的幾千年里人們一直在尋找更加適合促進傷口愈合的材料，以此減輕病人的痛苦，提高病人的生活質(zhì)量，減少愈后瘢痕以達到美觀的目的。同時還可以通過開發(fā)新型的傷口敷料，以期研發(fā)新的治療手段。傷口敷料的最佳材料需具有能夠維持傷口濕潤環(huán)境、保護傷口不被感染、有良好的透氣性、可吸收傷口滲出液等優(yōu)點，隨著近幾年環(huán)保意識的增強，傷口敷料也逐漸發(fā)展為以環(huán)境友好為前提，除需具有上述優(yōu)點外，還需具有可循環(huán)利用或可降解的特點。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，模擬原生態(tài)的生物材料逐漸被人們重視。生物修復(fù)材料的表現(xiàn)形態(tài)也逐漸發(fā)展到多元化，其形態(tài)可以是固態(tài)或液態(tài)，通過縫合、貼敷、涂抹或注射等方式作用于傷口。目前所使用的修復(fù)材料也比較廣泛，最為引人注目的是納米生物材料，其可塑性好、生物相容性高、材料低廉、可以被制備成統(tǒng)一尺寸的納米結(jié)構(gòu)，因而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前應(yīng)用比較廣泛的納米材料有PLLA、PLGA等，這些材料可以被制成各種形貌特征，如纖維狀、顆粒狀、網(wǎng)狀等，這些納米材料已經(jīng)作為組織工程材料被廣泛應(yīng)用在組織修復(fù)、細(xì)胞支架、移植等諸多方面。聚氨酯(PU)具有良好的機械強度和生物相容性，易加工成型且價位低廉。電紡PU膜具有較高的孔密度和超疏水的性質(zhì)，因此具有較好的透氣性和防水性，將其制備成傷口敷料貼敷于傷口，可以模擬組織再生的微環(huán)境，促進損傷或疾病造成的組織再生成新的組織，因此是一類具有較好市場前景的傷口敷衍材料。通過靜電紡絲得到平行排列的電紡纖維已有文獻報道(Nano Lett.2003，3，1167)?；谄叫欣w維的位阻作用，當(dāng)細(xì)胞與之接觸時，更傾向于沿著纖維的平行方向運動。向制備的薄膜材料中添加一系列的功能性輔料，可以達到抗菌消炎、減輕瘢痕的形成、促進傷口愈合的目的。Ag納米粒子是一種已知的抗菌消炎材料。基于以上思路，本發(fā)明設(shè)計將Ag納米粒子加入到電紡薄膜中，從而設(shè)計出一種有利于傷口愈合并能抑制細(xì)菌滋生的經(jīng)濟適用型敷料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過靜電紡絲的方法制備具有平行取向的納米纖維構(gòu)成的用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜的方法。
本發(fā)明是利用靜電紡絲的方法，采用接地平行電極作為電紡絲接收裝置，在適宜的電紡條件下將聚合物紡絲溶液制備成由平行排列的聚合物電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜；然后向得到的薄膜上引入Ag納米粒子，使Ag納米粒子吸附在聚合物電紡納米纖維的表面。本發(fā)明的制備方法簡單，能耗低，效率高，制備的薄膜中的聚合物電紡納米纖維平行排列，有利于細(xì)胞沿著聚合物電紡納米纖維方向遷移，促進傷口愈合，附著在聚合物電紡納米纖維上的Ag納米粒子具有抗菌作用，有利于減小傷口感染幾率；該薄膜由聚合物電紡納米纖維拼接而成，具有大量亞微米孔隙，具有優(yōu)良的透氣效果。本發(fā)明方法制備得到的薄膜在用于傷口敷衍后，能促進細(xì)胞沿著垂直于傷口的方向運動，加速了傷口兩側(cè)的細(xì)胞融合的速度，從而促進了傷口的愈合。本發(fā)明的用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜的制備方法，涉及采用靜電紡絲的方法，包括以下步驟:(I)紡絲溶液的制備:將聚合物溶于有機溶劑中，充分?jǐn)嚢柚辆酆衔锿耆芙?，得到聚合物紡絲溶液(優(yōu)選聚合物紡絲溶液的質(zhì)量濃度為6% 13% )；(2)紡絲條件:將步驟(I)得到的聚合物紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，在注射器的噴絲頭與接地的接收裝置之間施加的高壓靜電場為10 22kV，噴絲頭與接收裝置之間的距離為14 30cm，聚合物紡絲溶液的流量為I 2mL/h ;聚合物紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在所述的接收裝置上得到由平行排列的聚合物電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜；(3)Ag納米粒子的吸附:將步驟⑵收集得到的由平行排列的聚合物電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜浸泡于AgNO3的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中(一般為24小時左右)，取出后用水清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出再浸泡于NaBH4的水溶液中(一般為5 30分鐘)，使吸附于電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子，得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜。所述的聚合物為具有彈性且生物相容性好的聚合物，其是聚氨酯(PU)、聚乳酸或聚偏氟乙烯等。所述的有機溶劑是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氫呋喃(THF)的混合溶劑、三氟乙醇或N，N- 二甲基甲酰胺；在N，N- 二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑中，N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)與四氫呋喃(THF)的質(zhì)量比為4: 6 1: 9。所述的聚合物電紡納米纖維的直徑為50 2000nm。所述的AgNO3的DMF溶液的濃度為0.01 0.lmol/L。所述的NaBH4的水溶液的濃度為0.1 Iwt %。所述的接收裝置是由一個絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成。所述的一對平行電極的長度優(yōu)選為2 5mm,平行電極之間的距離優(yōu)選為I 4cm。所述的Ag納米粒子的粒徑為10 lOOnm。本發(fā)明采用造價低廉，機械強度好，具有彈性且生物相容性好的聚合物；本發(fā)明所制備的電紡纖維薄膜中的聚合物電紡納米纖維具有平行取向結(jié)構(gòu)，細(xì)胞傾向于沿著平行電紡絲的方向遷移運動；實際使用中，將這種纖維薄膜垂直于傷口方向敷衍，傷口兩側(cè)細(xì)胞傾向于沿著垂直傷口方向遷移運動，從而加速傷口愈合；吸附在纖維上的Ag納米粒子使薄膜具有抗菌作用，能夠降低傷口被感染的幾率；本發(fā)明方法得到的薄膜具有大量亞微米孔隙，使該薄膜具有良好的透氣性能。下面通過實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。


圖1.本發(fā)明所采用的接收裝置示意圖。圖2.本發(fā)明實施例1的平行排列PU電紡納米纖維薄膜的微觀形貌。圖3.本發(fā)明實施例1的細(xì)胞遷移結(jié)果。
具體實施例方式實施例1I)將聚氨酯溶于N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑中，攪拌形成均一的紡絲溶液，其中，紡絲溶液中的聚氨酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，N，N-二甲基甲酰胺與四氫呋喃的質(zhì)量比為1: 9。2)將步驟I)得到的聚氨酯紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，距離注射器的噴絲頭20cm處放置接收裝置，接收裝置由絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成(如圖1所示)，平行電極的長度為4mm，相對距離為2cm。接收裝置接地。在噴絲頭與接收裝置之間施加的高壓靜電場為14kV，聚氨酯紡絲溶液的流量為1.6mL/h ;聚氨酯紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收裝置上收集得到由平行排列的直徑為100 400nm的聚氨酯電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜(如圖2所示)。3)將步驟2)得到的由平行排列的直徑為100 400nm的聚氨酯電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜取下并浸泡于濃度為0.05mol/L的AgNO3的DMF溶液中24小時，取出后用水清洗5次，清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出后再浸泡于濃度為0.5wt%的NaBH4水溶液中5分鐘，使吸附于聚氨酯電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子，取出后用水清洗5次，晾干；在聚氨酯電紡納米纖維的表面形成粒徑為10 30nm的Ag納米粒子；得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜。4)在步驟3)得到的薄膜上種入NIH/3T3細(xì)胞，制備成傷口模型，在倒置顯微鏡下觀察，每隔2小時拍一次照片，如圖3所示，垂直于傷口模型方向放置的PU膜上，細(xì)胞發(fā)生遷移的現(xiàn)象最明顯并在10小時后融合。這種形貌特征相對于網(wǎng)狀排列的PU膜以及平面光滑I3U膜，更有利于傷口的愈合。標(biāo)尺代表200 μ m。實施例2I)將聚氨酯溶于N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑中，攪拌形成均一的紡絲溶液，其中，紡絲溶液中的聚氨酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，N，N-二甲基甲酰胺與四氫呋喃的質(zhì)量比為4: 6。2)將步驟I)得到的聚氨酯紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，距離注射器的噴絲頭20cm處放置接收裝置，接收裝置由絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成(如圖1所示)，平行電極的長度為2mm，相對距離為lcm。接收裝置接地。在噴絲頭與接收裝置之間施加的高壓靜電場為16kV，聚氨酯紡絲溶液的流量為lmL/h ;聚氨酯紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收裝置上收集得到由平行排列的直徑為50 200nm的聚氨酯電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜。
3)將步驟2)得到的由平行排列的直徑為50 200nm的聚氨酯電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜取下并浸泡于濃度為0.01mol/L的AgNO3的DMF溶液中24小時，取出后用水清洗5次，清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出后再浸泡于濃度為0.1wt %的NaBH4水溶液中15分鐘，使吸附于聚氨酯電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子，取出后用水清洗5次，晾干；在聚氨酯電紡納米纖維的表面形成粒徑為50 80nm的Ag納米粒子；得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜。實施例31)將聚氨酯溶于N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑中，攪拌形成均一的紡絲溶液，其中，紡絲溶液中的聚氨酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，N, N-二甲基甲酰胺與四氫呋喃的質(zhì)量比為1:9。2)將步驟I)得到的聚氨酯紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，距離注射器的噴絲頭20cm處放置接收裝置，接收裝置由絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成(如圖1所示)，平行電極的長度為5mm，相對距離為4cm。接收裝置接地。在噴絲頭與接收裝置之間施加的高壓靜電場為10kV，聚氨酯紡絲溶液的流量為2mL/h ;聚氨酯紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收裝置上收集得到由平行排列的直徑為200 600nm的聚氨酯電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜。3)將步驟2)得到的由平行排列的直徑為200 600nm的聚氨酯電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜取下并浸泡于濃度為0.lmol/L的AgNO3的DMF溶液中24小時，取出后用水清洗5次，清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出后再浸泡于濃度為^^%的NaBH4水溶液中30分鐘，使吸附于聚氨酯電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子，取出后用水清洗5次,晾干；在聚氨酯電紡納米纖維的表面形成粒徑為70 IOOnm的Ag納米粒子；得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜。實施例4I)將重均分子量為IOK的聚乳酸(PLLA)溶于三氟乙醇中，攪拌形成均一的紡絲溶液，其中，紡絲溶液中的PLLA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為VA。2)將步驟I)得到的PLLA紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，距離注射器的噴絲頭14cm處放置接收裝置，接收裝置由絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成(如圖1所示)，平行電極的長度為4mm，相對距離為2cm。接收裝置接地。在噴絲頭與接收裝置之間施加的高壓靜電場為18kV，PLLA紡絲溶液的流量為2mL/h ；PLLA紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收裝置上收集得到由平行排列的直徑為400 IOOOnm的PLLA電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜。3)將步驟2)得到的由平行排列的直徑為300 700nm的PLLA電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜取下并浸泡于濃度為0.05mol/L的AgNO3的DMF溶液中24小時，取出后用水清洗5次，清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出后再浸泡于濃度為0.5wt%的NaBH4水溶液中10分鐘，使吸附于PLLA電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子,取出后用水清洗5次,晾干；在PLLA電紡納米纖維的表面形成粒徑為20 50nm的Ag納米粒子；得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜。實施例51)將聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌形成均一的紡絲溶液，其中，紡絲溶液中的PVDF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 %。2)將步驟I)得到的PVDF紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，距離注射器的噴絲頭26cm處放置接收裝置，接收裝置由絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成(如圖1所示)，平行電極的長度為4mm，相對距離為2cm。接收裝置接地。在噴絲頭與接收裝置之間施加的高壓靜電場為22kV，PVDF紡絲溶液的流量為2mL/h ；PVDF紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收裝置上收集得到由平行排列的直徑為1.0 μ m 2.0 μ m的PVDF電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜。3)將步驟2)得到的由平行排列的直徑為1.0 μ m 2.0 μ m的PVDF電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜取下并浸泡于濃度為0.05mol/L的AgNO3的DMF溶液中24小時，取出后用水清洗5次，清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出后再浸泡于濃度為0.5wt%的NaBH4水溶液中10分鐘,使吸附于PVDF電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子，取出后用水清洗5次，晾干；在PVDF電紡納米纖維的表面形成粒徑為20 50nm的Ag納米粒子；得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜。
權(quán)利要求
1.一種用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜的制備方法，其特征是，該方法包括以下步驟: (1)將聚合物溶于有機溶劑中，攪拌，得到聚合物紡絲溶液； (2)將步驟(I)得到的聚合物紡絲溶液置于靜電紡絲設(shè)備的注射器中，在注射器的噴絲頭與接地的接收裝置之間施加的高壓靜電場為10 22kV，噴絲頭與接收裝置之間的距離為14 30cm，聚合物紡絲溶液的流量為I 2mL/h ;聚合物紡絲溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在所述的接收裝置上得到由平行排列的聚合物電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜； (3)將步驟(2)收集得到的由平行排列的聚合物電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜浸泡于AgNO3的N，N- 二甲基甲酰胺溶液中，取出后用水清洗掉未被吸附的自由Ag離子；取出后再浸泡于NaBH4的水溶液中，使吸附于聚合物電紡納米纖維表面的Ag離子被還原成單質(zhì)Ag并形成Ag納米粒子，得到用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜； 所述的接收裝置是由一個絕緣板及固定于絕緣板上的一對平行電極構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的一對平行電極的長度為2 5mm,平行電極之間的距離為I 4cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的聚合物紡絲溶液的質(zhì)量濃度為6% 13%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征是:所述的聚合物是聚氨酯、聚乳酸或聚偏氟乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的有機溶劑是N，N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃的混合溶劑、三氟乙醇或N，N-二甲基甲酰胺；其中，N，N-二甲基甲酰胺與四氫呋喃的質(zhì)量比為4: 6 1: 9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的聚合物電紡納米纖維的直徑為50 2000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的AgNO3的N，N-二甲基甲酰胺溶液的濃度為0.01 0.lmol/Lo
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的NaBH4的水溶液的濃度為0.1 Iwt %。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是:所述的Ag納米粒子的粒徑為10 lOOnm。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過靜電紡絲制備由平行排列的納米纖維構(gòu)成的用于促進傷口愈合的納米纖維薄膜的方法。本發(fā)明采用接地平行電極作為電紡絲接收裝置，在適宜的電紡條件下將聚合物紡絲溶液制備成由平行排列的聚合物電紡納米纖維構(gòu)成的薄膜；然后在該薄膜表面引入Ag納米粒子。本發(fā)明的制備方法簡單，能耗低，效率高，制備的薄膜中的聚合物電紡納米纖維平行排列，有利于細(xì)胞沿著聚合物電紡納米纖維方向遷移，促進傷口愈合，附著在聚合物電紡納米纖維上的Ag納米粒子具有抗菌作用，有利于減小傷口感染幾率；該薄膜由聚合物電紡納米纖維拼接而成，具有大量亞微米孔隙，具有優(yōu)良的透氣效果。
文檔編號A61L15/26GK103088630SQ20111033482
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者董華, 郗艷麗, 王樹濤 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所