技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯復(fù)合血液相容性材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，生物材料在組織替代及修復(fù)等醫(yī)療過程中起著日益顯著的作用，除了醫(yī)用功能性，生物相容性是生物材料必備的基本性能，生物相容性包含血液相容性和組織相容性兩方面。與血液接觸的醫(yī)用材料，如血液透析材料、人工血管、人工皮膚等，需要具有好的血液相容性以抑制血管內(nèi)血液形成血栓（即抗凝血性）和維持血液正常成分和功能。
肝素是天然的血液抗凝劑，在臨床血液透析及器官移植等治療中，通常需通過口服肝素或靜脈注射小分子量肝素來克服生物材料血液相容性不足的問題，但是肝素存在價(jià)格昂貴、出血率高且缺乏長期穩(wěn)定性等問題。肝素是由2-硫酸-a-L艾杜糖醛酸及6-硫酸-a-D-葡萄糖胺等糖元組成的生物多糖，肝素的抗凝血性與-OSO3-和-COO-等官能團(tuán)有著直接關(guān)系。因此對生物材料進(jìn)行化學(xué)改性或物理復(fù)合，引入-OSO3-、-COO-、－NH2，使生物材料具有類肝素結(jié)構(gòu)成為提高生物材料血液相容性的重要途徑。
殼聚糖(聚(2-氨基-β-(1,4)- D-葡萄糖)，chitosan)是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)(chitin)經(jīng)過脫乙酰作用得到的，其具有良好的生物相容性、血液相容性及生物可降解性等優(yōu)良性能，在醫(yī)藥、食品、化工、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域獲得廣泛研究及應(yīng)用。殼聚糖為自然界中存在的唯一堿性多糖，含有－NH2基團(tuán)，對殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性或物理復(fù)合，引入-OSO3-、-COO-等官能團(tuán)，可獲得與肝素類似的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
靜電紡絲法是將聚合物溶液在高壓電場作用下進(jìn)行噴射拉伸而制備納米級纖維絲的一種紡絲方法。通過靜電紡絲技術(shù)，可以調(diào)控材料化學(xué)結(jié)構(gòu)及表觀形貌，獲得具有良好細(xì)胞相容性和血液相容性的纖維膜，靜電紡絲已被用于膠原蛋白、殼聚糖、纖維素、聚乳酸等高分子，制備人造血管、血管支架材料等生物材料。但是，由于靜電紡絲所得纖維膜為無紡材料，機(jī)械強(qiáng)度較差，靜電紡絲膜的應(yīng)該受到了很大限制。
細(xì)菌纖維素是一種細(xì)菌胞外多糖，可由多種細(xì)菌（如Acetobacter、Agrobacterium等）在含糖分的椰子水、菠蘿汁、桔子汁等果汁中合成。天然細(xì)菌纖維素具有純度高(含量> 95%)、吸水持水率高（吸水量可達(dá)自身重量60-700倍）、聚合度高（DP 2000-8000）、楊氏模量大(100GPa)、呈超細(xì)納米纖維三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（纖維束直徑< 50 nm，約為植物纖維的1%)、高比表面積（200倍于植物纖維）和良好的透氣透水性能等優(yōu)點(diǎn)，是制備生物醫(yī)用材料的理想原料，目前細(xì)菌纖維素已被開發(fā)用作創(chuàng)口敷料、人造血管、人造皮膚以及組織工程材料等。對細(xì)菌纖維素進(jìn)行表面化學(xué)改性，引入－SO3H等荷電基團(tuán)，可在保證細(xì)菌纖維素機(jī)械強(qiáng)度的情況下提高細(xì)菌纖維素的血液相容性。
本發(fā)明提供了一種殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯復(fù)合血液相容性材料的制備方法，通過表面化學(xué)改性制備細(xì)菌纖維素硫酸酯膜，再通過靜電紡絲技術(shù)，將殼聚糖（或羧甲基殼聚糖）與其他易紡絲高分子溶液噴紡在細(xì)菌纖維素硫酸酯膜上，得到一種血液相容性復(fù)合膜材料。本發(fā)明提供了一種具有類肝素結(jié)構(gòu)的血液相容性材料的制備方法，相比其他類肝素結(jié)構(gòu)材料，本發(fā)明所提供的材料具有制備方法簡單、材料機(jī)械力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯復(fù)合血液相容性材料的制備方法。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯復(fù)合血液相容性材料的制備方法，其特征在于：
(1)對細(xì)菌纖維素用三氧化硫吡啶進(jìn)行表面硫酸酯化改性，制得細(xì)菌纖維素硫酸酯膜，硫酸酯取代度0.04－0.41；
(2)稱取1.2g－3.2g殼聚糖，溶解在稀醋酸溶液中，配制成濃度為3%－10%殼聚糖溶液；
(3)稱量易紡絲高分子溶解在蒸餾水或乙醇中，配制成濃度5-16%的易紡絲高分子溶液；
(4)把殼聚糖溶液和易紡絲高分子溶液按質(zhì)量比6:1－1:4混合，攪拌均勻，制成紡絲液；
(5)將表面改性的細(xì)菌纖維素硫酸酯膜鋪放在靜電紡絲接收器上，把步驟（4）制得的紡絲液直接噴紡在細(xì)菌纖維素硫酸酯膜上，把步驟（4）制得的紡絲液在靜電紡絲裝置下紡絲，直接紡絲到細(xì)菌纖維素硫酸酯薄膜上，紡絲電壓為10－40 kV，針頭到接受板的距離為10—30cm。
進(jìn)一步地，所述的細(xì)菌纖維素硫酸酯膜的硫酸酯取代度為0.05－0.40。
進(jìn)一步地，用高分子有聚乙烯醇、聚乙二醇、烷基纖維素或聚乳酸高分子將殼聚糖與易紡絲高分子輔助紡絲。
4.進(jìn)一步地，將殼聚糖溶解在稀酸溶液中，配制成濃度為4%－9%殼聚糖溶液。
5.進(jìn)一步地，所述易紡絲高分子溶解濃度為6－15%，殼聚糖溶液和易紡絲高分子溶液在最終混合溶液中的質(zhì)量比為5：1.5－1.5：3。
進(jìn)一步地，靜電紡絲時(shí)電壓為15-35kV，靜電紡絲時(shí)針頭到接受板的距離為12-28cm。
本發(fā)明的方法不僅適用于制備殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯復(fù)合血液相容性材料，還適用于以其他荷電性高分子為接收膜，對其它高分子進(jìn)行靜電紡絲，制備復(fù)合膜材料。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種新的殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯靜電紡絲復(fù)合血液相容性材料的其制備方法，通過把殼聚糖和其他易紡絲高分子制成紡絲液，再直接進(jìn)行靜電紡絲紡到細(xì)菌纖維素硫酸酯薄膜上。本發(fā)明提供的方法相較于傳統(tǒng)的溶解殼聚糖和細(xì)菌纖維素硫酸酯，溶液混合均勻后再進(jìn)行靜電紡絲的方法具有更安全、更便捷、更環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明為制備具有血液相容性的殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯復(fù)合材料提供更為簡單的靜電紡絲技術(shù)。
具體實(shí)施方式
根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
以下的實(shí)施例均在“對細(xì)菌纖維素用三氧化硫吡啶進(jìn)行表面硫酸酯化改性，制得細(xì)菌纖維素硫酸酯膜，硫酸酯取代度0.04－0.41”的前提條件下進(jìn)行的。
實(shí)施例1：
一種殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯靜電紡絲復(fù)合血液相容性材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)稱取2.0g殼聚糖溶解在1%醋酸中，配制成濃度為3%的溶液；
(2)稱取5g聚乙烯醇溶解在蒸餾水中，配制成濃度為5%的溶液；
(3)稱取質(zhì)量比為6:1的殼聚糖溶液和聚乙烯醇溶液，混合攪拌均勻；
(4)將表面硫酸酯化度為0.04的細(xì)菌纖維素硫酸酯膜鋪放在靜電紡絲機(jī)接收器上；
(5)將所得紡絲液在電壓10kv，針頭到接收板距離10 cm的條件下靜電紡絲，能得到均勻、無珠粒的纖維，纖維直徑50~200 nm；
(6) 將戊二醛交聯(lián)之后的復(fù)合膜進(jìn)行血液相容性的表征，采用希森美康Sysmex全自動(dòng)凝血儀測量樣品的部分激活凝血酶時(shí)間(APTT) 49.4s、凝血酶原時(shí)間(PT)13.6s、凝血酶時(shí)間(TT)30.3s；
(7) 將交聯(lián)后的復(fù)合膜進(jìn)行富含血小板吸附2 h，復(fù)合膜表面無血小板吸附。
實(shí)施例2：
一種羧甲基殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯靜電紡絲復(fù)合血液相容性材料的制備方法，包括如下步驟：
(1) 稱取2.4g殼聚糖溶解在1%醋酸中，配制成濃度為6%的溶液；
(2) 稱取4.8g乙基纖維素溶解在80%的乙醇中，配制成濃度為16%的溶液；
(3) 稱取質(zhì)量比為5:1.5的殼聚糖溶液和乙基纖維素溶液，混合攪拌均勻；
(4) 將表面硫酸酯化度為0.25的細(xì)菌纖維素硫酸酯膜鋪放在靜電紡絲機(jī)接收器上；
(5) 將所得紡絲液在電壓25kv，針頭到接收板距離20cm的條件下靜電紡絲，能得到均勻、無珠粒的纖維，纖維直徑100-200nm；
(6) 將交聯(lián)之后的復(fù)合膜進(jìn)行血液相容性的表征，采用希森美康Sysmex全自動(dòng)凝血儀測量樣品的部分激活凝血酶時(shí)間(APTT)32.7s、凝血酶原時(shí)間(PT)11.2s、凝血酶時(shí)間(TT)19.6s；
(7) 將交聯(lián)后的復(fù)合膜進(jìn)行富含血小板吸附2 h，復(fù)合膜表面無血小板吸附。
實(shí)施例3：
一種殼聚糖/細(xì)菌纖維素硫酸酯靜電紡絲復(fù)合膜的制備方法，包括如下步驟：
(1) 稱取4.0g殼聚糖溶解在1%醋酸中，配制成濃度為10%的溶液；
(2) 將N,N-二甲基甲酰胺與二氯甲烷按體積比為7:3混合均勻，取6g聚乳酸加入其中，配制成濃度為12%的溶液；
(3) 稱取質(zhì)量比為1.5:3的殼聚糖溶液和聚乳酸溶液，混合攪拌均勻；
(4) 將表面硫酸酯化度為0.41的細(xì)菌纖維素硫酸酯膜鋪放在靜電紡絲機(jī)接收器上；
(5) 將所得紡絲液在電壓40kv，針頭到接收板距離30cm的條件下靜電紡絲，能得到均勻、無珠粒的纖維，纖維直徑50~300nm；
(6) 將交聯(lián)之后的復(fù)合膜進(jìn)行血液相容性的表征，采用希森美康Sysmex全自動(dòng)凝血儀測量樣品的部分激活凝血酶時(shí)間(APTT)50.7s、凝血酶原時(shí)間(PT)10.6s、凝血酶時(shí)間(TT)25.7s；
(7) 將交聯(lián)后的復(fù)合膜進(jìn)行富含血小板吸附2 h，復(fù)合膜表面無血小板吸附。
最后還需要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例子，本發(fā)明不限于以上實(shí)例，同樣適用于其它物質(zhì)如羧甲基殼聚糖及其他殼聚糖衍生物的靜電紡絲。同時(shí)，本發(fā)明中以殼聚糖-細(xì)菌纖維素硫酸酯為實(shí)例，根據(jù)高分子聚合物的差異可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。