專利名稱：采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法
技術領域：
本發(fā)明屬復合納米膜的制備領域，特別是涉及一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合 納米膜的方法。
背景技術：
同時具有親水性和親油性的材料是目前生物、醫(yī)藥、能源、通訊等眾多領域所關注的 熱點。在生物醫(yī)藥領域，聚合物材料近幾十年來一直是藥劑學與新劑型發(fā)展的重要推動力。 許多聚合物材料尤其是水溶性、生物相容性聚合物材料己經(jīng)在眾多市場銷售的醫(yī)藥產(chǎn)品中 獲得良好應用。
然而，口服藥物在人體吸收一般需要經(jīng)歷兩個過程即溶解與透膜過程，前者需要藥物 具有一定的水溶性，后者則需要藥物具有一定的親脂性，即溶解后能夠順利透過生物膜， 進入血液循環(huán)系統(tǒng)，以獲得較高的生物利用度。僅改善藥物水溶性不一定能促進藥物吸收、 提高其生物利用度。因此目.前許多研究將疏水性物質(zhì)引入藥用水溶性聚合物分子之中，以
獲得具有雙親性能的聚合物，并應用于給藥系統(tǒng)的制備中；也有采用傳統(tǒng)鑄膜技術制備具 有雙親性的復合膜的研究報道。
高壓靜電紡絲技術具有很強的復合材料制備能力，能夠根據(jù)物質(zhì)間的相互作用，將水 溶性聚合物與其他眾多小分子材料(包括無機金屬材料和其氧化物等)進行復合，獲得所
需的功能。該技術是一種自上而下(top-down)的納米制造技術，通過外加電場力克服噴頭 尖端液滴的液體表面張力和粘彈力而形成射流，在靜電斥力、庫侖力和表面張力共同作用 下，被霧化后的液體射流被高頻彎曲、拉延、分裂，在幾十毫秒內(nèi)被牽伸千萬倍，經(jīng)溶劑 揮發(fā)或熔體冷卻在接收端得到納米級纖維。該技術工藝過程簡單、操控方便、選擇材料范 圍廣泛、可控性強、并且可以通過噴頭設計制備具有微觀結構特征的納米纖維，被認為是 最有可能實現(xiàn)連續(xù)納米纖維工業(yè)化生產(chǎn)的一種方法，具有良好的前景預期。
但是目前為止，還沒有將水溶性聚合物與親脂性小分子進行復合制備具有雙親性的納 米纖維膜的相關文獻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的 方法，該制備方法簡單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，包括
(1)配制20-60:80-40v/v的乙醇與氯仿混合溶液，加入聚合物，然后加入大豆卵磷脂或卵磷脂，制得紡絲溶液，其中聚合物與大豆卵磷脂或卵磷脂的重量比為10: 90-90: 10， 聚合物為聚乙烯吡咯烷酮PVP、羥丙基甲基纖維素或聚丙烯酸樹脂；
(2)連接高壓發(fā)生器(ZGF2000型，上海蘇特電器有限公司)，進行紡絲； 電紡工藝參數(shù)條件推進速率為1.5-2.5厘米/小時，接受板離噴絲口距離為15cm，電壓 12kV-15kv。
所述聚合物與大豆卵磷脂或卵磷脂的重量比為30: 70-70: 30。 所述聚合物與大豆卵磷脂或卵磷脂的重量比為50: 50。 所述聚乙烯吡咯烷酮PVP為聚乙烯吡咯烷酮PVPK60，濃度為10% (w/v)。 所述聚丙烯酸樹脂的濃度為18% (w/v)。
本發(fā)明根據(jù)親水性聚合物分子與親脂性小分子之間的氫鍵、疏水作用等二級作用力， 采用對共溶溶液進行高壓靜電紡絲，制備出同時具有親水性和親脂性的復合納米纖維膜。
卵磷脂為黃棕色膏狀物，不溶于水，溶于氯仿、乙醇、乙醚、石油醚、礦物油和脂肪 酸。聚乙烯吡咯垸酮易溶于水并且溶于乙醇、甲醇、氯仿等典型有機溶劑，在乙醇和甲醇 中容易電紡成纖。因此可以選用乙醇或甲醇與氯仿的混合溶液作為溶劑。
本發(fā)明提供聚合物與親脂性小分子共溶有機溶劑的選擇方法；聚合物與親脂性小分子 共同溶解紡絲比例的選擇與優(yōu)化措施。


圖1不同條件下制備的納米纖維偏光纖維鏡形貌，
a-8%聚乙烯吡咯烷酮(PVP); b-8。/。PVP+2。/。大豆卵磷脂；c-10% PVP+l。/。大豆卵磷脂； d-10% PVP+2。/。大豆卵磷脂；e-10% PVP+5。/。大豆卵磷脂；f-10% PVP+10。/o大豆卵磷脂；
圖2 隨共溶紡絲液中卵磷脂含量增加納米纖維直徑的變化情況； 圖3 PVP與卵磷脂之間的相互作用
a-PVP; b-10。/。PVP+5。/。大豆卵磷脂的納米纖維；C-大豆卵磷脂；
圖4 10% PVP+5。/。大豆卵磷脂納米纖維的原子力顯微鏡形貌； 圖5滴入1滴水后不同納米纖維的溶解情況
a-10% PVP+l。/。大豆卵磷脂；b-10% PVP+2。/。大豆卵磷脂；c-10% PVP+5。/。大豆卵磷
脂；d-10% PVP+10%大豆卵磷脂；
圖6尤特奇-卵磷脂納米纖維偏光纖維鏡形貌。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一歩闡述本發(fā)明。應理解，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。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人 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利要求書所限定
的范圍。
實施例1
共同溶解紡絲比例的選擇與優(yōu)化及復合納米纖維膜制備
配制60:40(v/v)的乙醇與氯仿混合溶液，加入聚乙烯吡咯烷酮PVP K60，固定聚乙烯吡 咯烷酮PVPK60的濃度為10。/。(w/v),分別向其溶液中加入1%、 2%、 5%、 10。/。(w/v)的大豆 卵磷脂，使得干納米纖維中卵磷脂的含量為9.1%、 16.7%、 33.3%和50%。
采用削平的針頭(5號不銹鋼注射針頭，內(nèi)徑0.5 mm)作為噴射細流的毛細管，連接高壓 發(fā)生器(ZGF2000型，上海蘇特電器有限公司)，紡絲液量由紡絲液儲液器直徑大小和微量注 射泵(美國Cole-Parmer公司)的推進速率共同控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數(shù) 條件推進速率為1.5厘米/小時，接受板離噴絲口距離為15cm,電壓12kV。環(huán)境溫度為(25 ±1) °C，環(huán)境濕度為67±4%。
在靜電紡絲過程中，將載玻片固定于鋁箔纖維接收平板上，紡絲1分鐘后，取下載玻 片，蓋上蓋玻片，固定于偏光顯微鏡下，將起偏鏡與檢偏鏡正交相錯，在一定物鏡下，移 動偏光顯微鏡的移動尺或旋轉(zhuǎn)載物臺，通過正交偏光觀察載藥纖維的形態(tài)，并通過數(shù)碼相 機拍攝記錄。結果如圖1和圖2所示，在PVP濃度為10%的情況中，不同的卵磷脂含量 比率下，均能通過靜電紡絲制備出復合納米纖維，并且隨著卵磷脂含量的增加，纖維直 徑呈現(xiàn)先縮小然后增大的趨勢。
實施例2
聚乙烯吡咯烷酮與卵磷脂相容性分析
應用衰減全反射傅立葉紅外光譜(ATR -FTIR)對聚乙烯吡咯垸酮、卵磷脂和復合納米纖 維進行檢測，結果如圖3所示。
從圖中可以看出聚乙烯吡咯垸酮的羰基吸收峰從1661cm—1紅移到1655 cm—1，峰強度明 顯增大，而另一方面，卵磷脂的PCV在1233 cnf'處的吸收峰紅移到1232cm"，這一些都 說明了 PVP與卵磷脂在復合納米纖維膜中能通過氫鍵發(fā)生相互作用，具有良好的相容性。 同時由于卵磷脂親水端與PVP相互作用，增大了納米纖維膜的疏水性，提高了復合納米纖 維膜的親脂性能。
應用原子力顯微鏡對10% PVP+5。/。大豆卵磷脂納米纖維進行形貌分析，結果如圖4所 示意，纖維表面光滑，質(zhì)地均勻，也反映了兩者之間能夠完全復合。按照平均分子量計算飽和摩爾復合比為(500/388.3)+(1000/360000)=463.5，即平均每個PVP分子上能接入463.5 個卵磷脂分子。
實施例3
復合納米纖維膜的親水性能和親脂性能檢驗
按照實施例2，在靜電紡絲過程中，將載玻片固定于鋁箔纖維接收平板上，紡絲10分 鐘后，取下載玻片，固定于偏光顯微鏡下，將起偏鏡與檢偏鏡正交相錯，在一定物鏡下， 移動偏光顯微鏡的移動尺或旋轉(zhuǎn)載物臺。采用微量注射器滴入1滴水(大約17 nL)到復 合納米纖維的表面，通過正交偏光觀察，并由數(shù)碼相機拍攝記錄。
結果如圖5所示，從圖中可以看出，隨著卵磷脂含量的增加，PVP吸水所形成的凝膠 層不斷增大，當卵磷脂含量為10%時，PVP凝膠化后留下淡藍色乳粒，這些乳粒是由于卵 磷脂含量偏高時候，從PVP纖維基材中發(fā)生相分離而形成的。
對于復合納米纖維膜的疏水性能變化，采用潤濕角測定法進行確定。在室溫下采用微 量注射器將3 pL去離子水滴加到納米纖維膜的表面上，用接觸角測定儀(DSA10,Krtiss,德 國)測量靜態(tài)接觸角，并記錄液滴鋪展時間，每個樣品重復10次。結果如表l所示。
隨著卵磷脂含量的增加，接觸角不斷增大，而鋪展時間不斷延長，反映了卵磷脂改變 了纖維膜的性能，使親水性一定程度上有所降低。由于復合纖維中卵磷脂含量增大，親脂 性能自然獲得提高，反映在于疏水性加強上。
實施例4
尤特奇-卵磷脂復合納米纖維膜的置備
固定尤特奇(聚丙烯酸樹脂)的濃度為18% (w/v),向其乙醇溶液中加入6。/。的大豆卵磷 脂，使得干納米纖維中卵磷脂的含量為25%。按照實施例2制備復合納米纖維。電紡工藝參 數(shù)條件推進速率為3.0 ml/h，接受板離噴絲口距離為15 cm ，電壓12 kV。環(huán)境溫度為(25 ±1) 。C，環(huán)境濕度為67±4%。偏光纖維鏡觀察效果如圖6所示。由圖可知，尤特奇能夠 與卵磷脂很好地復合，形成雙親性納米纖維膜，纖維直徑為600nm-1300nm之間。表l不同納米纖維的接觸角與鋪展時間(mean±s.dO卵磷脂含量(wt%)接觸角(e)鋪展時間②
0<103.3±0.4
9.121.7±1.27.6±0.9
16.728.4±1.611.4±1.4
33.334.5±1.817.2±1.2
5068.5±3.742,2±3.權利要求
1.一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，包括(1)配制20-60∶80-40v/v的乙醇與氯仿混合溶液，加入聚合物，大豆卵磷脂或卵磷脂，制得紡絲溶液，其中聚合物與大豆卵磷脂或卵磷脂的重量比為10∶90-90∶10，聚合物為聚乙烯吡咯烷酮PVP、羥丙基甲基纖維素或聚丙烯酸樹脂；(2)連接高壓發(fā)生器，進行紡絲；電紡工藝參數(shù)推進速率為1.5-2.5厘米/小時，接受板離噴絲口距離為15cm，電壓8kV-15kv。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，其特征在于所述聚合物與大豆卵磷脂或卵磷脂的重量比為30: 70-70: 30。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種釆用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，其特征在 于所述聚合物與大豆卵磷脂或卵磷脂的重量比為50: 50。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，其特征在 于所述聚乙烯吡咯烷酮PVP為聚乙烯吡咯烷酮PVPK60，濃度為10。/。w/v。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，其特征在 于所述聚丙烯酸樹脂的濃度為18y。w/v。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用高壓靜電紡絲制備雙親性復合納米膜的方法，包括(1)配制50-60∶40-50v/v的乙醇與氯仿混合溶液，加入聚合物，大豆卵磷脂或卵磷脂，制得紡絲溶液；(2)連接高壓發(fā)生器，進行紡絲。本發(fā)明的制備方法簡單，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號D04H3/00GK101638828SQ20091005674
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權日2009年8月20日
發(fā)明者余燈廣, 張曉飛, 朱利民, 申夏夏 申請人:東華大學