一種應(yīng)激活性纖維膜及其制備方法與流程

文檔序號：11240393閱讀：541來源：國知局

本發(fā)明涉及一種應(yīng)激活性纖維膜及其制備方法，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

應(yīng)激活性一般是指生物體對外界刺激作出反應(yīng)，并轉(zhuǎn)換或傳遞這種刺激的特性的統(tǒng)稱。纖維膜已經(jīng)廣泛使用于體內(nèi)組織修復的組織工程支架及體表傷口或疤痕護理。但目前用于體內(nèi)組織修復的組織工程支架任局限在占位性替代修復或占位性重建為主，為組織生長提供了物理空間與基質(zhì)環(huán)境、不能像活體組織一樣隨生理負荷、電磁作用、物理牽伸、壓縮或生化刺激而做出相應(yīng)應(yīng)激活性，用于體表傷口或疤痕護理的纖維膜也局限于創(chuàng)面吸濕保濕、抑菌或攜帶藥物，而人體運動對傷口或疤痕產(chǎn)生的牽伸、壓縮的物理刺激不能轉(zhuǎn)換為一種應(yīng)激活性來促進傷口或疤痕的愈合。而這種應(yīng)激活性對新組織的生長速度、生物活性的建立及體表傷口愈合或疤痕的修復等具有重要意義。因此，開發(fā)一種具有應(yīng)激活性纖維膜不管是作為體內(nèi)組織修復的組織工程支架，還是作為體表傷口或疤痕護理都具有重要意義，也是生物材料主要發(fā)展趨勢。

人體中許多組織是天然的壓電體，如：皮膚、骨、軟骨、肌腱、韌帶等，壓電效應(yīng)源于組織中的膠原成分，通過完成機械能和電能的相互轉(zhuǎn)換，可維持組織的正常生理活動和新陳代謝，有利于組織的塑形、改建和功能維持，組織因壓電效應(yīng)產(chǎn)生的極化電荷可促進組織生長和愈合。這種壓電效應(yīng)從生物學角度來說就是生物的應(yīng)激活性。由于人體組織的壓電即應(yīng)激活性特性在組織重建以及傷口或疤痕修復過程中的關(guān)鍵作用，必將為生物材料的設(shè)計與構(gòu)建提供了一種新的思路。

聚偏氟乙烯是具有最好壓電特性的高分子材料之一，同時具備良好的柔韌性、可加工性以及生物相容性，將具有壓電特性的聚偏氟乙烯復合于現(xiàn)有生物材料中成為賦予生物材料壓電性能的有效方法。但聚偏氟乙烯依據(jù)其加工條件及處理的過程的不同可獲得α,β，γ,δ，ε五種晶相，五種晶相之間也可以在不同加工條件及處理的過程種相互轉(zhuǎn)化，不同的晶相具有不同的特性，只有β晶相具有壓電特性，而聚偏氟乙烯只有在高壓電場極化或機械牽伸的條件下才可以獲得。尋找一種即能獲得β晶相的聚偏氟乙烯，又能使β晶相的聚偏氟乙烯均勻分散于生物材料中獲得一種具有壓電應(yīng)激活性的組織工程支架材料或傷口或疤痕修復材料及其制備方法，成為本發(fā)明的出發(fā)點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有生物材料在組織工程支架材料及傷口或疤痕修復材料中存在的缺陷，采用靜電紡聚偏氟乙烯獲得具有壓電特性β晶相的聚偏氟乙烯納米纖維，在同一收集輥筒上同時進行靜電紡聚偏氟乙烯纖維與靜電紡絲素蛋白和醫(yī)用高分子合成材料的復合納米纖維，獲得以絲素蛋白和醫(yī)用高分子合成材料的復合納米纖維與聚偏氟乙烯納米纖維組成的互穿無紡結(jié)構(gòu)的具有壓電活應(yīng)激活性的纖維膜，這種纖維膜可以廣泛應(yīng)用于組織工程支架材料及傷口或疤痕修復材料。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種應(yīng)激活性纖維膜,所述應(yīng)激活性纖維膜是由聚偏氟乙烯納米纖維與復合納米纖維構(gòu)成，復合納米纖維由質(zhì)量比為1/20～1/1的絲素蛋白和醫(yī)用高分子合成材料構(gòu)成，聚偏氟乙烯與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比為1/99～5/95，復合納米纖維與聚偏氟乙烯納米纖維形成互穿無紡結(jié)構(gòu)的纖維膜，纖維膜厚度為0.1mm-2mm，其中聚偏氟乙烯與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比為1/99～5/95。

所述的絲素蛋白和醫(yī)用高分子合成材料的復合納米纖維的直徑為500nm-10000nm，聚偏氟乙烯納米纖維的直徑為100nm-1000nm。

所述的絲素蛋白為蠶絲脫膠后粉碎得到的直徑小于500nm的粉體狀絲素蛋白，或蠶絲脫膠后，經(jīng)過溶解，透析，冷凍干燥得到的絲素蛋白。

所述的醫(yī)用高分子合成材料為聚氨酯或聚己內(nèi)酯或聚乙烯醇中的一種或兩種的混合物。

一種應(yīng)激活性纖維膜的制備方法，包括絲素蛋白溶液或絲素蛋白粉體分散液、醫(yī)用高分子合成材料溶液及聚偏氟乙烯溶液的配制，其特征在于：所述一種應(yīng)激活性纖維膜的制備方法按以下步驟進行：

a.取配置好的絲素蛋白溶液或直徑小于500nm絲素蛋白粉體分散液與醫(yī)用高分子合成材料溶液相混合，得到均勻穩(wěn)定的混合溶液液或懸浮液，并將其吸入靜電紡用的紡絲液管，其中絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比為1/20～1/1，絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料的總?cè)苜|(zhì)質(zhì)量濃度為7wt％～15wt％，取配置好的濃度為7wt％～15wt％聚偏氟乙烯溶液吸入另一只靜電紡用的紡絲液管。

b.搭建靜電紡的裝置，以旋轉(zhuǎn)輥筒為收集盤，兩套靜電紡推泵及對應(yīng)的高壓電源分別放置于旋轉(zhuǎn)輥筒的左右兩邊，并置于往復移動臺上；

c.靜電紡制備應(yīng)激活性纖維膜

將吸有絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料混合溶液或懸浮液及聚偏氟乙烯溶液的紡絲液管分別置于旋轉(zhuǎn)輥筒的左右兩邊的靜電紡推泵中，旋轉(zhuǎn)輥筒的轉(zhuǎn)速20周/分鐘～100周/分鐘，絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料混合溶液或懸浮液的推泵推出速度0.2ml/小時～4ml/小時，靜電紡的高壓電源輸出5kv～30kv的電壓，紡絲液管的噴嘴與旋轉(zhuǎn)輥筒之間的距離為5cm～30cm，可得到直徑為500nm-10000nm的復合納米纖維，聚偏氟乙烯溶液的推泵推出速度0.05ml/小時～0.5ml/小時，靜電紡的高壓電源輸出5kv～30kv的電壓，紡絲液管的噴嘴與旋轉(zhuǎn)輥筒之間的距離為5cm～30cm，可得到直徑為100nm-1000nm的聚偏氟乙烯納米纖維，在旋轉(zhuǎn)桶的作用下，即可得復合納米纖維和聚偏氟乙烯納米纖維組成的互穿無紡結(jié)構(gòu)、厚度為0.1mm-2mm的應(yīng)激活性纖維膜，其中聚偏氟乙烯與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比為1/99～5/95。

由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明應(yīng)激活性纖維膜的應(yīng)激活性的強弱可方便的通過調(diào)整應(yīng)激活性纖維膜中聚偏氟乙烯與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比，在質(zhì)量比1/99～5/95之間，質(zhì)量比越高，應(yīng)激活性纖維膜的應(yīng)激活性越強，應(yīng)激活性纖維膜中聚偏氟乙烯與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比(1/99～5/95)的變化是通過絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料的總?cè)苜|(zhì)質(zhì)量濃度(7wt％～15wt％)與聚偏氟乙烯溶液濃度(7wt％～15wt％)組合及它們各自的靜電紡的推出速度(絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料混合溶液或懸浮液的推泵推出速度0.2ml/小時～4ml/小時，聚偏氟乙烯溶液的推泵推出速度0.05ml/小時～0.5ml/小時)組合來實現(xiàn)的。

由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明應(yīng)激活性纖維膜采用旋轉(zhuǎn)輥筒為收集盤，可以方便的通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)輥筒的旋轉(zhuǎn)速度來調(diào)整應(yīng)激活性纖維膜的纖維取向結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)速度越高，應(yīng)激活性纖維膜的纖維取向度越高。

由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明應(yīng)激活性纖維膜使用于體內(nèi)組織修復的組織工程支架時滿足細胞黏附生長的生物相容性、機械強度及緩慢降解的要求、提供細胞生長的空隙結(jié)構(gòu)；使用于及體表傷口或疤痕護理時滿足創(chuàng)面吸濕保濕、抑菌或攜帶藥物的功能，同時，能將人體運動對纖維膜產(chǎn)生的壓縮、牽伸等物理刺激由壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為極化電荷，極化電荷將促進新組織生長及傷口或疤痕的愈合修復，促進新生組織生物功能的建立及與基體之間功能的協(xié)調(diào)。

本發(fā)明纖維膜中應(yīng)激活性材料是聚偏氟乙烯納米纖維，聚偏氟乙烯納米纖維具有良好的壓電效應(yīng)及生物相容性，天然材料絲素蛋白進一步提高、并保證了纖維膜生物相容性，特別是絲素粉體保留了天然生物材料細胞發(fā)育的基質(zhì)條件，

本發(fā)明的應(yīng)激活性纖維膜，以絲素蛋白復合醫(yī)用高分子合成材料為材料，醫(yī)用高分子合成材料提供、并保留了其原有的高強度與韌性，為應(yīng)激活性纖維膜提供穩(wěn)定的力學性能的保證；應(yīng)激活性纖維膜的靜電紡無紡織造的孔隙結(jié)構(gòu)，其中孔隙的大小可以方便的通過紡絲工藝的調(diào)整來實現(xiàn)。本發(fā)明的應(yīng)激活性纖維膜制備方法簡單、操作方便、成本低廉，對制備過程具有良好的可控性，本發(fā)明壓應(yīng)激活性纖維膜可廣泛適應(yīng)于體內(nèi)的組織工程支架材料或傷口或疤痕修復材料。

附圖說明

圖1為應(yīng)激活性纖維膜表面形貌電鏡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

見附圖。

所述的絲素蛋白和醫(yī)用高分子合成材料的復合納米纖維的直徑為500nm-10000nm，聚偏氟乙烯納米纖維的直徑為100nm-1000nm.

所述的絲素蛋白為蠶絲脫膠后粉碎得到的直徑小于500nm的粉體狀絲素蛋白，或蠶絲脫膠后，經(jīng)過溶解，透析，冷凍干燥得到的絲素蛋白。

所述的醫(yī)用高分子合成材料為聚氨酯或聚己內(nèi)酯或聚乙烯醇中的一種或兩種的混合物。

b.搭建靜電紡的裝置，以旋轉(zhuǎn)輥筒為收集盤，兩套靜電紡推泵及對應(yīng)的高壓電源分別放置于旋轉(zhuǎn)輥筒的左右兩邊，并置于往復移動臺上。

c.靜電紡制備應(yīng)激活性纖維膜

如上所述的制備步驟a中絲素蛋白溶液或絲素蛋白粉體分散液，是蠶絲脫膠后，經(jīng)過溶解，透析，冷凍干燥得到的絲素蛋白散入溶劑中，磁攪拌直至完全溶解得到穩(wěn)定的絲素蛋白溶液，或蠶絲脫膠后粉碎得到的直徑小于500nm的粉體狀絲素蛋白分散于溶劑中，超聲分散得到絲素粉體的分散液，絲素蛋白溶液的質(zhì)量濃度為5wt％～20wt％；分散液的絲素蛋白粉體的質(zhì)量濃度為5wt％～20wt％；配置絲素蛋白溶液的溶劑為六氟異丙醇或水，并在室溫下磁攪拌；配制絲素粉體的分散液、醫(yī)用高分子合成材料聚氨酯(pu)或聚己內(nèi)酯(pcl)或聚氨酯(pu)與聚己內(nèi)酯(pcl)的混合溶液的溶劑為n，n-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亞砜中任意一種或兩種的混合物，在常溫下磁攪拌；配制醫(yī)用高分子合成材料聚乙烯醇(pva)溶液時以水為溶劑，并在80℃下磁攪拌；絲素蛋白溶液的水溶液只能與醫(yī)用高分子合成材料聚乙烯醇(pva)的水溶液混合；絲素蛋白溶液的六氟異丙醇溶液可以與醫(yī)用高分子合成材料聚氨酯(pu)或聚己內(nèi)酯(pcl)或聚氨酯(pu)與聚己內(nèi)酯(pcl)混合的有機溶液混合。

如上所述的制備步驟c中，所獲得的應(yīng)激活性纖維膜中聚偏氟乙烯與醫(yī)用高分子合成材料的質(zhì)量比為1/99～5/95是通過絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料的總?cè)苜|(zhì)質(zhì)量濃度(7wt％～15wt％)與聚偏氟乙烯溶液濃度(7wt％～15wt％)組合及它們各自的靜電紡的推出速度(絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料混合溶液或懸浮液的推泵推出速度0.2ml/小時～4ml/小時，聚偏氟乙烯溶液的推泵推出速度0.05ml/小時～0.5ml/小時)組合來實現(xiàn)的。

配置聚偏氟乙烯溶液的溶劑為n，n-二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺或二甲基亞砜中任意一種或兩種的混合物，在常溫下磁攪拌。

醫(yī)用高分子合成材料聚氨酯可以是現(xiàn)有的具有良好的生物相容性、高彈性的聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯和聚碳酸酯型聚氨酯。

絲素蛋白粉體可以為桑蠶絲或榨蠶絲脫膠后，通過機械粉碎的方法制備得到，絲素的微結(jié)構(gòu)與基質(zhì)特征沒有改變；絲素蛋白可以為桑蠶絲或榨蠶絲脫膠后，經(jīng)過溶解，透析，冷凍干燥得到。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的闡述：

實施例一

a.將六氟異丙醇為溶劑、質(zhì)量濃度為5wt％的絲素蛋白溶液，與n，n-二甲基甲酰胺為溶劑質(zhì)量濃度為20％聚氨酯(pu)溶液混合，得到絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料聚氨酯(pu)的質(zhì)量比為1/20，絲素蛋白與醫(yī)用高分子合成材料聚氨酯(pu)的總?cè)苜|(zhì)質(zhì)量濃度為7wt％的混合溶液，并將混合溶液吸入靜電紡用的紡絲液管，以n，n-二甲基甲酰胺為溶劑濃度為7wt％的聚偏氟乙烯溶液吸入靜電紡用的紡絲液管。