專利名稱：一種制備水溶性殼聚糖纖維膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備水溶性殼聚糖纖維膜的方法。
背景技術(shù)：
殼聚糖[CS，chitosan，(1，4) _2_氨基_2_脫氧-β _D_葡萄糖]是由天然高分子甲殼素進(jìn)行脫乙酰處理后得到的一種線型高分子材料，是一種具有諸多優(yōu)良性質(zhì)的天然生物高分子材料。CS由于其優(yōu)良的抗菌性和生物相容性、無生物毒性以及可天然降解等特性而廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。但CS只能溶于少數(shù)的稀酸溶液中，無法直接溶于水中，這大大限制了殼聚糖的應(yīng)用范圍，為此人們對(duì)殼聚糖分子鏈上氨基或羥基進(jìn)行化學(xué)改性獲得了水溶性殼聚糖。水溶性殼聚糖可以直接溶于中性以及弱酸性的水環(huán)境的體系中，極大地促進(jìn)了 CS作為組織工程支架材料、藥物載體材料以及傷口修復(fù)材料在人體體液環(huán)境下的應(yīng)用。電紡絲技術(shù)是利用高壓靜電將聚合物或具有粘彈性的溶液制備成納米級(jí)直徑纖維的一種加工技術(shù)。紡絲溶液在噴絲口受高壓靜電作用而帶有電荷，表面電荷的相互排斥， 使液體射流從噴絲口射出并得到拉伸，伴隨著溶劑的揮發(fā)而固化，最終在收集器上得到纖維。最初電紡絲技術(shù)主要用于制備合成聚合物納米纖維?，F(xiàn)在已能通過靜電紡絲技術(shù)將大量天然高分子制備成納米纖維。電紡絲纖維膜由于其高比表面積、良好的生物仿生性能，在生物組織工程支架、藥物載釋、傷口修復(fù)等方面有較高的應(yīng)用價(jià)值。CS是一種聚陽離子天然聚電解質(zhì)，分子鏈呈剛性且由于聚電解質(zhì)特性分子鏈之間相互排斥。因而對(duì)于純CS體系由于缺乏必要的鏈纏結(jié)性而難以通過電紡絲法制備成納米纖維膜。通過共混法將CS與合成高分子如聚氧化乙烯(PEO)或聚乙烯醇(PVA)等共混后，通過電紡絲法制備成納米纖維膜(中國專利CN1569254A)。抑或通過共溶劑法調(diào)節(jié)紡絲體系的參數(shù)如表面張力、電導(dǎo)率、 粘度以及紡絲工藝參數(shù)如電壓、擠出速度、放絲距離等獲得CS納米纖維膜(Carbohydrate Polymers 77(2009)656-661 ；Macromo 1. Rapid Commun. 2004，25，1600-1605)。這些方法大多在酸性體系中溶解CS，尤其共溶劑法須加入高濃度甲酸以降低表面張力。這些酸會(huì)在制備的CS纖維膜中存在少量殘留，而影響CS纖維膜的生物相容性、增加其生物毒性，進(jìn)而限制了 CS的應(yīng)用范圍。本發(fā)明通過采用改性的水溶性CS作為原材料，通過選擇合適的紡絲工藝條件，制備了生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜。該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、 藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前制備的水溶性殼聚糖納米纖維膜都是在酸性體系中靜電紡絲得到的，本發(fā)明的目的在于提供一種制備水溶性殼聚糖納米纖維膜的方法。該方法操作過程條件溫和、易于控制、步驟簡(jiǎn)單，成本低廉。本發(fā)明所提供的一種制備水溶性殼聚糖納米纖維膜的方法，包括以下步驟
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(1)水溶性殼聚糖電紡絲溶液的配制將水溶性殼聚糖粉末溶于水、乙醇組成的混合溶劑中，配成重量百分比為1 5wt%的溶液，然后將溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的水溶性殼聚糖溶液。所述的水溶性殼聚糖重均分子量為100，000 200，000，溶劑水、乙醇的體積比例為80/20 60/40。(2)靜電紡絲制備水溶性殼聚糖納米纖維將步驟(1)中配制的水溶性殼聚糖靜電紡絲溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15 30kV ；噴絲頭到收集板的距離8 20cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為0. 5 2. OmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為10 40°C ；啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上得到了水溶性殼聚糖納米纖維無紡布，纖維直徑分布均勻，纖維直徑在200nm 600nm之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明方法得到的納米纖維，纖維直徑細(xì)小QOOnm 600nm)；2)本發(fā)明方法對(duì)設(shè)備要求低，收集裝置、后處理工序簡(jiǎn)單，降低了成本；3)本發(fā)明采用水溶性CS體系，體系中不含刺激性溶劑，所得納米纖維膜生物相容性好。


圖1是按實(shí)施例1制備所得水溶性殼聚糖的納米纖維掃描電鏡具體實(shí)施例方式實(shí)施例11)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為100，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為Iwt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV;噴絲頭到收集板的距離為 8cm噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例21)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為Iwt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例31)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為200，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為Iwt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例41)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例51)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為5wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例61)配制濃度為30wt %的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；
3)然后將步驟幻中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例71)配制濃度為40wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例81)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm噴絲頭紡絲溶液的流量為0. 5mL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例91)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為2mL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)?br> 6方面都有較高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例101)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟幻中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為25kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例111)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢瑁灾峦耆芙?，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟幻中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為30kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例121)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 15cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例131)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2~)中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 20cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為30°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例141)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢瑁灾峦耆芙?，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm ；噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為20°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)施例151)配制濃度為20wt%的乙醇的水溶液；2)將重均分子量為150，000水溶性殼聚糖粉末分散到步驟1)溶液中，配成重量百分比為3wt%的溶液；3)然后將步驟2、中的溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到透明的透明質(zhì)酸溶液；4)將步驟3)中的溶液加入注射泵，調(diào)整電壓為15kV ；噴絲頭到收集板的距離為 8cm噴絲頭紡絲溶液的流量為lmL/h ；紡絲環(huán)境溫度為40°C ；5)啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上即可在裝置上得到生物相容性好、無毒且可生物降解的CS納米纖維膜，該纖維膜在組織工程、傷口修復(fù)、藥物運(yùn)輸?shù)确矫娑加休^高的應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種制備水溶性殼聚糖納米纖維無紡布的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將水溶性殼聚糖粉末溶于水和乙醇組成的溶劑中，配成重量百分比為1 5wt%的溶液，然后將溶液充分?jǐn)嚢?，以致完全溶解，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到水溶性殼聚糖溶液。(2)將步驟(1)中配制的水溶性殼聚糖靜電紡絲溶液加入注射泵，調(diào)整紡絲電壓為；噴絲頭到收集板的距離；噴絲頭紡絲溶液的流量為；紡絲環(huán)境溫度。啟動(dòng)裝置進(jìn)行水溶性殼聚糖的靜電紡絲，在收集板上得到了水溶性殼聚糖納米纖維無紡布；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的水溶性殼聚糖重均分子量為 100，000 200，000 ；
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的溶劑水和乙醇的體積比例為80/20 60/40，水溶性殼聚糖溶液的重量百分比為Iwt% 5wt% ；
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于步驟( 中所述的電壓為15 30kV；噴絲頭到收集板的距離為8 20cm ；
5.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于步驟O)中所述的紡絲環(huán)境溫度為10 40 "C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備水溶性殼聚糖纖維膜的方法。方法是將水溶性殼聚糖溶于水和乙醇混合溶劑中配制成溶液，將溶液靜置超聲波1個(gè)小時(shí)使氣泡全部析出即得到水溶性殼聚糖溶液；將配制的水溶性殼聚糖靜電紡絲溶液加入注射泵，調(diào)整適當(dāng)?shù)募徑z電壓、噴絲頭到收集板的距離以及噴絲頭紡絲溶液的流量，在10～40℃的溫度范圍內(nèi)靜電紡絲到鋁箔上，得到了水溶性殼聚糖納米纖維膜。本發(fā)明采用水溶性殼聚糖作為原材料，避免了刺激性溶劑的使用，增加所得納米纖維膜的生物相容性，擴(kuò)大了殼聚糖納米纖維膜的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)D01D1/02GK102425039SQ201110287648
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者禇鵬飛 申請(qǐng)人:常州綠之源高分子材料有限公司