本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法。

背景技術(shù)：

組織工程是應(yīng)用細胞生物學(xué)和工程學(xué)原理，研究和開發(fā)具有修復(fù)和改善損傷組織功能生物替代物的一門新興科學(xué)。組織工程的出現(xiàn)和發(fā)展，為組織缺損的修復(fù)和組織再生提供了一種新的有效方法。組織細胞、支架和生長因子是組織工程的三大要素，其中支架材料在組織工程中起著核心作用。

制備納米纖維支架的方法有自組裝法、相分離法以及靜電紡絲法等，其中靜電紡絲技術(shù)由于其所紡納米纖維具有高的比表面積和孔隙率，而且可以模擬細胞外基質(zhì)(ECM)的結(jié)構(gòu)，為細胞的生長提供一個良好的環(huán)境，因而在生物醫(yī)用材料的制備方面具有廣闊的前景。此外，可以通過設(shè)計不同的接收裝置，以滿足不同的組織結(jié)構(gòu)的需求。

國際專利WO2006/100895公開了以丙交酯和己內(nèi)酯共聚物為組成的醫(yī)用膜，其具有良好的柔性和強度，但是材料本身的降解速率較慢，完全吸收需要6個月，有可能影響傷口愈合及組織修復(fù)功能。公開號為CN104650369A中國專利申請公開了一種明膠納米纖維膜制備方法，該明膠納米纖維膜降解性能良好，40天完全降解，但其強度和伸展性較差。公開號為CN105396181A中國專利申請公開了一種可降解支架醫(yī)用膜的制備方法，其所述醫(yī)用膜采用聚乳酸高分子材料通過靜電紡絲而成，該醫(yī)用膜由于材料本身有限的彈性，不能承受大的彈性變形以及降解速率可控性差限制了其在生物醫(yī)用材料方面的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法，本發(fā)明制備的生物醫(yī)用材料具有無毒、降解速率可控、良好的斷裂強度與彈性等優(yōu)點。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：由1，8-辛二醇與檸檬酸經(jīng)熔融縮聚合成POC(聚-1，8-辛二醇-檸檬酸酯)彈性體，將POC彈性體與生物可降解聚合物混合溶解于溶劑中，得到紡絲溶液，使用靜電紡絲設(shè)備進行靜電紡絲，制備彈性可降解生物醫(yī)用材料。

優(yōu)選地，所述的POC彈性體的合成方法包括：將1，8-辛二醇與檸檬酸按摩爾比1∶1稱取，并投放到三頸圓底燒瓶中，在常壓、溫度為160-165℃條件下油浴磁力攪拌15分鐘，使反應(yīng)單體1，8-辛二醇與檸檬酸完全熔解，之后溫度下降到140-145℃熔融縮聚反應(yīng)40-60分鐘，得到POC，隨后，將POC溶解于無水乙醇中，并在去離子水中沉淀(溶解除去未反應(yīng)的單體)，其中，乙醇和去離子水的體積比例是1∶5，然后對POC進行收集并真空冷凍干燥24小時，得到純化的POC。

優(yōu)選地，所述的生物可降解聚合物為聚乳酸(PLA)、聚L-乳酸/聚ε-己內(nèi)酯共聚物[P(LLA-CL)]、聚ε-己內(nèi)酯(PCL)、聚乳酸/羥基乙酸共聚物(PLGA)、殼聚糖和膠原蛋白的一種或幾種。

更優(yōu)選地，所述的PLA的相對分子量為1.0×10⁵g/mol。

優(yōu)選地，所述的紡絲溶液中，POC與生物可降解聚合物的總濃度為9-18％(w/v)。

優(yōu)選地，所述的紡絲溶液中POC與生物可降解聚合物的重量比為1∶9-1∶1.5。

優(yōu)選地，所述的紡絲溶液的溶劑為六氟異丙醇。

優(yōu)選地，所述的靜電紡絲設(shè)備包括注射器、高壓電源和接收裝置，注射器的底端設(shè)有平口針頭，平口針頭設(shè)于接收裝置上方，高壓電源的正極連接平口針頭，負極接地，高壓電源的電壓為9-20kV，靜電紡絲溶液以0.8-3.0ml/h的紡絲速率擠出，在平口針頭處形成泰勒錐，擠出的紡絲液滴將在靜電場內(nèi)受電場力牽伸形成納米纖維并由接收裝置接收，平口針頭到接收裝置的距離為8-15cm。

更優(yōu)選地，所述的接收裝置為直徑為50mm的滾筒或直徑為4-10mm的鋼輥，其中，滾筒用來接收形成靜電紡絲納米纖維膜，而鋼輥則用來直接接收形成靜電紡絲納米纖維管。

優(yōu)選地，所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料中納米纖維絲直徑是50nm-3μm。

優(yōu)選地，所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料的斷裂強度為1.48±0.26-6.69±0.52MPa，斷裂伸長率為(83.50±1.36)％-(161.50±4.76)％，初始模量為0.25±0.03-0.76±0.04MPa。

優(yōu)選地，所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料在磷酸緩沖鹽溶液中模擬人體外降解完全降解所需的時間為：34-60天。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明中POC彈性體是由無毒單體1，8-辛二醇與檸檬酸經(jīng)熔融縮聚合成。制備的生物醫(yī)用材料具有無毒、降解速率可控、良好的斷裂強度與彈性等優(yōu)點。

(2)本發(fā)明制成的生物醫(yī)用材料薄厚均勻，其纖維直徑達納米級，與構(gòu)成細胞外基質(zhì)的大分子的直徑相近。

(3)本發(fā)明制成的生物醫(yī)用材料既有膜狀也有管狀，適用于不同的應(yīng)用場合。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備流程示意圖。圖中，1為注射器，2為靜電紡絲液，3為平口針頭，4為靜電紡絲射流，5為高壓電源，6為接收滾筒，7為泰勒錐。

圖2為生物醫(yī)用材料的掃描電鏡圖。

圖3為生物醫(yī)用材料的管狀圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明各實施例中使用的PLA的相對分子量為1.0×10⁵g/mol。

實施例1

一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法，具體步驟為：

(1)由1，8-辛二醇與檸檬酸經(jīng)熔融縮聚合成POC(聚-1，8-辛二醇-檸檬酸酯)彈性體：將1，8-辛二醇與檸檬酸按摩爾比1∶1稱取，并投放到三頸圓底燒瓶中，在常壓、溫度為160-165℃條件下油浴磁力攪拌15分鐘，使反應(yīng)單體1，8-辛二醇與檸檬酸完全熔解，之后溫度下降到140-145℃熔融縮聚反應(yīng)40-60分鐘，至磁力攪拌困難(接近凝膠點)，得到POC，隨后，將POC溶解于50ml無水乙醇中，并在250ml去離子水中沉淀(溶解除去未反應(yīng)的單體)，然后對POC進行收集并真空冷凍干燥24小時，得到純化的POC。

(2)用ME104E梅特勒-托利電子天平分別稱取0.36g POC和0.54g PLA(POC/PLA∶40/60)混合溶解于10ml的六氟異丙醇溶劑中，使之充分攪拌至完全溶解，得到POC與PLA的總濃度為9％(g/ml)的POC/PLA混合紡絲溶液；

(3)使用靜電紡絲設(shè)備進行靜電紡絲，如圖1所示，所述的靜電紡絲設(shè)備包括容量為10ml的注射器1(塑膠針筒)、高壓電源5和接收裝置6，注射器1的底端設(shè)有21G的平口針頭3，平口針頭3設(shè)于接收裝置6上方，高壓電源5的正極連接平口針頭3，負極接地，高壓電源5的電壓為12kV，將配制好的紡絲溶液轉(zhuǎn)移至注射器1中，靜電紡絲溶液以1.0ml/h的紡絲速率擠出，在平口針頭3處形成泰勒錐7，擠出的紡絲液滴將在靜電場內(nèi)受電場力牽伸形成納米纖維并由接收裝置6接收，平口針頭3到接收裝置6的距離為12cm，制備彈性可降解生物醫(yī)用材料。所述的接收裝置6為直徑為50mm的滾筒，用來接收形成靜電紡絲納米纖維膜，如圖2所示，其中納米纖維絲直徑是401.31±110.56nm。

(3)測試該納米纖維膜的機械性能，得到該納米纖維膜的斷裂強度為1.48±0.26MPa，斷裂伸長率為(83.50±5.36)％，初始模量為0.25±0.03MPa。

(4)測試該納米纖維膜的降解性能，所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料在pH值為7.4的磷酸緩沖鹽溶液中模擬人體外降解完全降解所需的時間為：34天。

實施例2

一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法，具體步驟為：

(1)與實施例1中步驟(1)相同。

(2)用ME104E梅特勒-托利電子天平分別稱取0.225g POC和0.675g PLA(POC/PLA∶25/75)混合溶解于10ml的六氟異丙醇溶劑中，使之充分攪拌至完全溶解，得到POC與PLA的總濃度為9％(g/ml)的POC/PLA混合紡絲溶液；

(3)使用靜電紡絲設(shè)備進行靜電紡絲，如圖1所示，所述的靜電紡絲設(shè)備包括容量為10ml的注射器1(塑膠針筒)、高壓電源5和接收裝置6，注射器1的底端設(shè)有21G的平口針頭3，平口針頭3設(shè)于接收裝置6上方，高壓電源5的正極連接平口針頭3，負極接地，高壓電源5的電壓為12kV，將配制好的紡絲溶液轉(zhuǎn)移至注射器1中，靜電紡絲溶液以1.0ml/h的紡絲速率擠出，在平口針頭3處形成泰勒錐7，擠出的紡絲液滴將在靜電場內(nèi)受電場力牽伸形成納米纖維并由接收裝置6接收，平口針頭3到接收裝置6的距離為12cm，制備彈性可降解生物醫(yī)用材料。所述的接收裝置6為直徑為50mm的滾筒，用來接收形成靜電紡絲納米纖維膜，其中納米纖維絲直徑是303.49±66.79nm。

(4)測試該納米纖維膜的機械性能，得到該納米纖維膜的斷裂強度為3.18±0.02MPa，斷裂伸長率為(161.50±4.76)％，初始模量為0.41±0.02MPa。

(5)測試該納米纖維膜的降解性能，所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料在pH值為7.4的磷酸緩沖鹽溶液中模擬人體外降解完全降解所需的時間為：43天。

實施例3

一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法，具體步驟為：

(1)與實施例1中步驟(1)相同。

(2)用ME104E梅特勒-托利電子天平分別稱取0.09g POC和0.81g PLA(POC/PLA∶10/90)混合溶解于10ml的六氟異丙醇溶劑中，使之充分攪拌至完全溶解，得到POC與PLA的總濃度為9％(g/ml)的POC/PLA混合紡絲溶液；

(3)使用靜電紡絲設(shè)備進行靜電紡絲，如圖1所示，所述的靜電紡絲設(shè)備包括容量為10ml的注射器1(塑膠針筒)、高壓電源5和接收裝置6，注射器1的底端設(shè)有21G的平口針頭3，平口針頭3設(shè)于接收裝置6上方，高壓電源5的正極連接平口針頭3，負極接地，高壓電源5的電壓為12kV，將配制好的紡絲溶液轉(zhuǎn)移至注射器1中，靜電紡絲溶液以1.0ml/h的紡絲速率擠出，在平口針頭3處形成泰勒錐7，擠出的紡絲液滴將在靜電場內(nèi)受電場力牽伸形成納米纖維并由接收裝置6接收，平口針頭3到接收裝置6的距離為12cm，制備彈性可降解生物醫(yī)用材料。所述的接收裝置6為直徑為50mm的滾筒，用來接收形成靜電紡絲納米纖維膜，其中納米纖維絲直徑是277.86±54.75nm。

(4)測試該納米纖維膜的機械性能，得到該納米纖維膜的斷裂強度為6.69±0.52MPa，斷裂伸長率為(147.40±3.70)％，初始模量為0.76±0.04MPa。

(5)測試該納米纖維膜的降解性能，所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料在pH值為7.4的磷酸緩沖鹽溶液中模擬人體外降解完全降解所需的時間為：60天。

實施例4

一種彈性可降解生物醫(yī)用材料的制備方法，具體步驟為：

(1)與實施例1中步驟(1)相同。

(2)用ME104E梅特勒-托利電子天平分別稱取0.48g POC和0.72g PLA(POC/PLA∶40/60)混合溶解于10ml的六氟異丙醇溶劑中，使之充分攪拌至完全溶解，得到POC與PLA的總濃度為12％(g/ml)的POC/PLA混合紡絲溶液；

(3)使用靜電紡絲設(shè)備進行靜電紡絲，如圖1所示，所述的靜電紡絲設(shè)備包括容量為10ml的注射器1(塑膠針筒)、高壓電源5和接收裝置6，注射器1的底端設(shè)有21G的平口針頭3，平口針頭3設(shè)于接收裝置6上方，高壓電源5的正極連接平口針頭3，負極接地，高壓電源5的電壓為15kV，將配制好的紡絲溶液轉(zhuǎn)移至注射器1中，靜電紡絲溶液以2.0ml/h的紡絲速率擠出，在平口針頭3處形成泰勒錐7，擠出的紡絲液滴將在靜電場內(nèi)受電場力牽伸形成納米纖維并由接收裝置6接收，平口針頭3到接收裝置6的距離為12cm，制備彈性可降解生物醫(yī)用材料。所述的接收裝置6為直徑為5mm的鋼輥，用來接收形成靜電紡絲納米纖維管，如圖3所示，其中納米纖維絲直徑是756.69±194.21nm。

(4)測試該靜電紡絲納米纖維管的機械性能，得到該納米纖維管的斷裂強度為1.72±0.05MPa，斷裂伸長率為(86.7±4.3)％，初始模量為0.29±0.03MPa。

(5)所述的彈性可降解生物醫(yī)用材料在pH值為7.4的磷酸緩沖鹽溶液中模擬人體外降解完全降解所需的時間為56天。