專利名稱：一種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子納米纖維制備領域，具體為ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法。
背景技術：
納米纖維具有尺度小、比表面積大和物理性能優(yōu)異等特點，在微電子和生物醫(yī)學等領域具有廣闊的應用前景。具有納米或亞微米結(jié)構(gòu)的微包囊體系也會在食品添加剤、藥物載體及特種材料加工等領域發(fā)揮重要作用。靜電紡絲作為一種高效制備納米纖維的技術，因其方便快捷的得到連續(xù)的納米纖維而受到廣泛關注。1934年，F(xiàn)ormlals發(fā)明了第一項關于靜電紡絲技術的專利，詳細的論及到靜電紡絲法的制備エ藝與紡絲裝置；但直到20世紀80年代，由于納米科學的快速興起·和發(fā)展，這種制備納米纖維的方法才受到了人們的廣泛關注；從21世紀初，國內(nèi)才開始了對靜電紡絲的研究，中國科學院用靜電紡絲法制得了納米級聚丙烯腈纖維氈。近年來，靜電紡絲優(yōu)化研究成為熱點，ー種新型的同軸紡絲頭出現(xiàn)以后，獲得的皮芯結(jié)構(gòu)擴展了納米纖維的應用領域。把同軸皮芯復合型的納米纖維與皮芯型的納米纖維應用到藥物的緩釋體系、載藥醫(yī)用敷料以及組織工程支架構(gòu)建、縫合線等這些生物的醫(yī)學領域，效果良好，前景優(yōu)越。余燈廣等研究以純?nèi)軇闅と芤旱耐S靜電紡，可以得到表面光滑、纖維直徑更細的納米纖維結(jié)構(gòu)。如何通過更簡單、更省時、更快速的方法得到更細的納米纖維氈也引起了關注。由此擴展以溶劑為軸(可載藥、蛋白質(zhì)、生長因子、基因等)，高聚物為殼，可實現(xiàn)高濃度高聚物溶液的納米纖維的快速制備。同軸電紡還有缺點由于紡絲頭較粗，紡絲過程中針頭有液滴，使得紡的纖維絲較粗；并且高濃度的高聚物，可紡性很差，很難實現(xiàn)納米纖維氈的制備。鑒于以上原因，這種軸為溶劑的細化同軸靜電紡的方法制備納米纖維氈顯得意義重大，目前的研究文獻以及專利，沒有涉及利用軸溶劑控制纖維直徑的方法。我們利用連續(xù)的、相對簡便的軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法制備納米纖維氈，更簡單、更省時、更快速。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，本發(fā)明方法連續(xù)可行，操作簡便易行，易于エ業(yè)化，更簡單、更省時、更快速；所得的納米纖維氈比同等紡絲條件下單軸納米纖維直徑更細，可用于植入緩釋體系、藥物控制釋放、組織工程支架、生物分離、蛋白質(zhì)分離提純、基因傳輸?shù)认嚓P領域。本發(fā)明涉及一種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，包括(I)將高聚物溶解于溶劑中，攪拌l_4h，超聲脫氣，得到靜電紡絲溶液；(2)將步驟(I)所得的紡絲液作為殼溶液，易揮發(fā)溶劑為軸溶劑，在溫度是22-35°C，濕度是35-60%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，進行同軸靜電紡絲，過夜干燥后得到納米纖維氈。所述的步驟(I)中高聚物為聚丙烯腈，殼聚糖，聚吡咯烷酮，聚乳酸或聚乳酸-羥基こ酸等溶解之后有一定粘度的高聚物。所述的步驟(I)中溶劑為ニ氯甲烷，丙酮，こ醇，甲酸，N-N ニ甲基甲酰胺或N-N ニ甲基こ酰胺中的ー種或幾種。所述的步驟(I)中高聚物與溶劑的質(zhì)量體積比為0. 08g/mL-0. 5g/mL。所述的步驟(2)中中的軸溶劑為ニ氯甲烷，丙酮，こ醇，7jC，甲酸，こ酸，N-N ニ甲基甲酰胺或N-N ニ甲基こ酰胺中的ー種或幾種。所述的步驟(2)中的紡絲具體條件為電壓6-18kv,殼流速0. 5-1. 5mL/h,軸流·速0. 1-lmL/h,針頭離招箔的接收距離10-25cm,所述針頭的外徑為l_2mm，內(nèi)徑為0. 5_lmm，紡絲過程中兩個助推泵可以控制不同
的核殼流速。本發(fā)明得到實心的納米纖維，但因殼高聚物的不同，又因殼溶劑和軸溶劑的揮發(fā)性不同而呈現(xiàn)出光滑的或者表面多孔的納米纖維氈。有益效果(I)所用聚合物類來源豐富，價格低廉，成本較低；( 2 )所得聚合物濃度較高；(3)所得的納米纖維氈直徑小，有一定的韌性和機械強度，比表面積大。(4)本發(fā)明省時、快速、簡潔，易于連續(xù)化、エ業(yè)化，進ー步降低了成本。(5)通過調(diào)節(jié)溶劑類型和配比，調(diào)節(jié)軸溶劑種類和流速，利用連續(xù)簡單的同軸靜電紡絲技術，獲得不同直徑的均勻的納米纖維氈。(6)所得的納米纖維氈比同等紡絲條件下單軸納米纖維直徑更細，可用于植入緩釋體系、藥物控制釋放、組織工程支架、生物分離、蛋白質(zhì)分離提純、基因傳輸?shù)认嚓P領域。


圖I為本發(fā)明軸為不同溶劑的同軸靜電紡直徑對比圖；圖2-9為本發(fā)明不同溶劑下的納米纖維氈及其直徑分布圖，殼溶劑、流速不變；軸溶劑為2-單軸，3-ニ氯甲燒，4-丙酮，5-こ醇，6-7jC，7-甲酸，8_N，N-ニ甲基甲酰胺，9-N, N-ニ甲基こ酰胺。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進ー步闡述本發(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(quán)利要求書所限定的范圍。實施例I將PVPK90白色固體粉末0. Ig,溶解于ImL純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. Ig : ImL,磁力攪拌Ih,超聲脫氣5min,制得單軸紡絲溶液,吸到5mL注射器內(nèi)。在溫度是22°C，濕度是35%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件針頭直徑0. 9mm,電壓10kv，紡絲液流速lmL/h，針頭離鋁箔的接收距離是15cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖2a，直徑分布如圖2b。實施例2將PVPK90白色固體粉末0. lg，溶解于ImL純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. Ig : ImL,磁力攪拌Ih,超聲脫氣5min,制得殼溶液,吸到 5mL注射器內(nèi)。將分析純ニ氯甲烷為軸溶劑，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是22°C，濕度是35%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓6kv，殼流速0. 5mL/h,軸流速0. lmL/h,針頭離鋁箔的接收距離是10cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖3a，直徑分布如圖3b。實施例3將PVPK90白色固體粉末0. Ig,溶解于ImL純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. Ig : ImL,磁力攪拌2h,超聲脫氣5min,制得殼溶液,吸到5mL注射器內(nèi)。將分析純丙酮為軸溶劑，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是26°C，濕度是44%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓10kv，殼流速0. 8mL/h，軸流速0. 4mL/h，針頭離鋁箔的接收距離是15cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖4a，直徑分布如圖4b。實施例4將PVPK90白色固體粉末0. lg，溶解于ImL純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. Ig : ImL,磁力攪拌3h,超聲脫氣5min,制得殼溶液,吸到5mL注射器內(nèi)。將分析純こ醇為軸溶剤，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是30°C，濕度是53%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓14kv，殼流速I. lmL/h，軸流速0. 7mL/h，針頭離鋁箔的接收距離是20cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖5a，直徑分布如圖5b。實施例5將聚(乳酸-羥基こ酸)PLGA白色固體粉末0. 2g，溶解于Iml純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. 2g :lmL，磁力攪拌4h，超聲脫氣5min，制得殼溶液，吸到5mL注射器內(nèi)。將蒸餾水為軸溶剤，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是35°C，濕度是60%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓18kv，殼流速I. 5mL/h，軸流速lmL/h，針頭離鋁箔的接收距離是25cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖6a，直徑分布如圖6b。實施例6將聚(乳酸-羥基こ酸)PLGA白色固體粉末0. 2g，溶解于Iml純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. 2g :lmL，磁力攪拌4h，超聲脫氣5min，制得殼溶液，吸到5mL注射器內(nèi)。將分析純甲酸為軸溶劑，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是35°C，濕度是60%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓18kv，殼流速I. 5mL/h，軸流速lmL/h，針頭離鋁箔的接收距離是25cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖7a，直徑分布如圖7b。實施例7將聚(乳酸-羥基こ酸)PLGA白色固體粉末0. 2g，溶解于Iml純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. 2g :lmL，磁力攪拌4h，超聲脫氣5min，制得殼溶液，吸到5mL注射器內(nèi)?！⒎治黾僋，N- ニ甲基甲酰胺為軸溶剤，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是35°C，濕度是60%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓18kv，殼流速I. 5mL/h，軸流速lmL/h，針頭離鋁箔的接收距離是25cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖8a，直徑分布如圖8b。實施例8將聚(乳酸-羥基こ酸)PLGA白色固體粉末0. 2g，溶解于Iml純酒精中，PVPK90與純酒精的質(zhì)量體積比為.0. 2g :lmL，磁力攪拌4h，超聲脫氣5min，制得殼溶液，吸到5mL注射器內(nèi)。將分析純N，N- ニ甲基こ酰胺為軸溶剤，吸到另ー 5mL注射器內(nèi)。將前兩者分別放在不同的推進泵下，在溫度是35°C，濕度是60%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，紡絲具體條件電壓18kv，殼流速I. 5mL/h，軸流速lmL/h，針頭離鋁箔的接收距離是25cm。過夜干燥后得到納米纖維氈。所得納米纖維氈的SEM如圖9a，直徑分布如圖9b。實施1-8的納米纖維氈直徑對比如表I所示。表I
_殼溶液為聚乙烯基吡咯烷酮溶-T乙醇_
_軸溶劑_
單軸 ニ氣甲規(guī)丙酮乙醇水 甲酸 N,N甲酰Z基N，N乙.酰Z基
806 ±92 583 土 75 334 土 59 287 ±75 262 土 66 178 土 36 240 ±53 145 土.15
—(nm)_
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，包括 (1)將高聚物溶解于溶劑中，攪拌l_4h，超聲脫氣，得到靜電紡絲溶液； (2)將步驟(I)所得的紡絲液作為殼溶液，易揮發(fā)溶劑為軸溶劑，在溫度是22-35°C，濕度是35-60%的封閉環(huán)境中靜電紡絲，進行同軸靜電紡絲，過夜干燥后得到納米纖維氈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，其特征在于所述的步驟(I)中高聚物為聚丙烯腈、殼聚糖、聚吡咯烷酮、聚乳酸或聚乳酸-羥基こ酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，其特征在于所述的步驟(I)中溶劑為ニ氯甲燒，丙酮，こ醇，甲酸，N-N ニ甲基甲酰胺或N-N ニ甲基こ酰胺中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，其特征在于所述的步驟(I)中高聚物與溶劑的質(zhì)量體積比為0. 08g/mL-0. 5g/mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，其特征在于所述的步驟(2)中的軸溶劑為ニ氯甲烷，丙酮，こ醇，水，甲酸，こ酸，N-N ニ甲基甲酰胺或N-N ニ甲基こ酰胺中的ー種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，其特征在于所述的步驟(2)中的紡絲具體條件為電壓6-18kv,殼流速0. 5-1. 5mL/h,軸流速0.1-lmL/h，針頭離鋁箔的接收距離10-25cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法,其特征在于所述針頭的外徑為內(nèi)徑為0. 5-lmm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，其特征在于紡絲過程中助推泵為兩個。
全文摘要
本發(fā)明公開獲得了一種軸為溶劑的細化纖維的同軸靜電紡方法，包括將高濃度高聚物溶解，超聲脫氣，得到殼溶液，再以易揮發(fā)溶劑為核溶液，在溫度是22-35℃，濕度是35-60%的封閉環(huán)境中將核殼溶液進行同軸靜電紡絲，紡絲具體條件電壓6-18kv，殼流速0.5-1.5mL/h，核流速0.1-1mL/h，針頭離鋁箔的接收距離是10-25cm，過夜干燥后得到納米纖維氈。本發(fā)明方法連續(xù)可行，操作簡便易行，易于工業(yè)化，更簡單、更省時、更快速；所得的納米纖維氈比同等紡絲條件下單軸納米纖維直徑更細，可用于植入緩釋體系、藥物控制釋放、組織工程支架、生物分離、蛋白質(zhì)分離提純、基因傳輸?shù)认嚓P領域。
文檔編號D01F6/62GK102787375SQ20121024652
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者婁少峰, 張婳, 朱利民, 權(quán)靜 申請人:東華大學