本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的交聯(lián)制備方法。

背景技術(shù)：

靜電紡絲納米纖維具有高的比表面積和孔隙率等特點(diǎn)，有利于吸收傷口滲出液，其較小的空隙能夠阻止細(xì)菌的侵入。納米纖維膜的三維立體結(jié)構(gòu)能夠模擬細(xì)胞外間質(zhì)，從而能夠促進(jìn)細(xì)胞的黏附、增殖、分化。因此其可應(yīng)用于傷口敷料，組織工程等領(lǐng)域，具有良好的臨床應(yīng)用前景。明膠是由膠原蛋白水解而得到的一類蛋白質(zhì)，與膠原蛋白具有同源性。但是與膠原蛋白相比，其價(jià)格更低廉，且無抗原性。此外，明膠具有良好的生物相容性和生物可降解性，且其能有效的促進(jìn)細(xì)胞黏附、增殖及分化。殼聚糖是甲殼素的脫乙?；苌?，具有優(yōu)良的生物相容性和生物可降解性，同時(shí)具有抗菌止血、促進(jìn)傷口愈合和細(xì)胞生長等優(yōu)異的生物性能。在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常需要目標(biāo)材料具有多種特性。在納米材料的制備過程中，可利用兩個(gè)或以上的組分共混而將各組分具有的特性引入復(fù)合材料中，從而賦予了所制備的復(fù)合材料多種特性，且彌補(bǔ)了彼此的缺陷。將明膠和殼聚糖共混制備的復(fù)合納米纖維膜不僅兼具兩組分各自的優(yōu)點(diǎn)，且二者之間通過靜電相互作用可以形成聚電解質(zhì)復(fù)合物，改善共混材料的力學(xué)性能。

雖然明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜有很多優(yōu)越的性能，但是由于納米纖維膜的孔隙率較高和兩者的較強(qiáng)的親水性，使得明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的力學(xué)性能和耐水性能不足，因此極大地限制了其在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。公開號為CN104894856A的專利中就公開了一種利用化學(xué)交聯(lián)的方法提升納米纖維膜的力學(xué)性能和耐水性的方法，該方法雖然可以在一定程度上增強(qiáng)納米纖維膜的力學(xué)性能，但是使用了有毒有害的化學(xué)試劑，且存在化學(xué)試劑殘留，發(fā)生副反應(yīng)等問題。例如，例如授權(quán)專利號為CN102558589B和CN102585265B的專利中分別提出了用甲醛和戊二醛溶液交聯(lián)明膠復(fù)合膜的方法，雖然該方法可以起到較好增強(qiáng)力學(xué)性能和耐水性能的作用，但是引入甲醛和戊二醛等有毒的物質(zhì)從而影響其進(jìn)一步在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種綠色環(huán)保的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的交聯(lián)制備方法，其力學(xué)性能和耐水性能得到明顯改善。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的交聯(lián)制備方法，包括有以下步驟：

1)氧化的生物多糖的制備：

稱取0.1～10g強(qiáng)氧化劑溶解于1～20wt％生物多糖的水溶液中，在避光的條件下劇烈攪拌反應(yīng)，將反應(yīng)后的溶液透析1～5天，透析后的溶液經(jīng)冷凍干燥后得到氧化的生物多糖；

2)明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的制備：

將明膠和殼聚糖分別溶解在醋酸溶液中，磁力攪拌，分別得到濃度為5～30wt％均一透明的明膠和殼聚糖溶液，然后以質(zhì)量比為1:9～9:1的比例將兩種溶液共混，攪拌得到均一透明的靜電紡絲前驅(qū)液，將上述靜電紡絲前驅(qū)液再通過靜電紡絲法制備得到明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜；

3)交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的制備：

將步驟1)中制備得到的氧化的生物多糖溶解于無水乙醇中，取步驟2)中制備得到的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，將其剪成小塊浸泡于上述氧化的生物多糖的交聯(lián)介質(zhì)中，在0～50℃條件下交聯(lián)1～5天，得到交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。

按上述方案，步驟1)所述的強(qiáng)氧化劑為高錳酸鉀、高碘酸鈉、重鉻酸鉀、氯酸鉀、三氯化鐵中的任意一種或混合物。

按上述方案，步驟1)所述的生物多糖為葡聚糖、魔芋葡甘聚糖、羧甲基纖維素、葡萄糖中的任意一種或混合物。

按上述方案，步驟1)所述的反應(yīng)條件為10～50℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～24h。

按上述方案，步驟2)所述的靜電紡絲法的參數(shù)如下：溫度為10～60℃，濕度為20～80％，推進(jìn)速度為0.1～3.0mL/h，電壓為10～50kV，噴絲頭到接收板的距離為5～30cm。

傳統(tǒng)的交聯(lián)明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜常使用的是有毒有害的化學(xué)醛(如甲醛，戊二醛)作為交聯(lián)劑，本發(fā)明方法中使用的氧化的生物多糖是一種綠色環(huán)保，無毒無害的交聯(lián)劑，且沒有任何生物毒性。本發(fā)明通過使用氧化的生物多糖這種綠色環(huán)保，無毒無害的交聯(lián)劑，且沒有任何生物毒性的交聯(lián)方法來解決明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜脆性大、耐水性差等問題，替代目前常用的有毒有害，具有生物毒性的化學(xué)交聯(lián)劑(如戊二醛、甲醛等)。經(jīng)該發(fā)明方法交聯(lián)處理后，明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的力學(xué)性能和耐水性能得到明顯改善。

本發(fā)明采用無生物毒性的氧化的生物多糖用于交聯(lián)明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，氧化的生物多糖上的醛基與明膠分子鏈上的氨基和殼聚糖分子鏈上的氨基通過形成席夫堿來起到交聯(lián)的作用，從而達(dá)到增強(qiáng)明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的力學(xué)性能和耐水性能。該工藝制得的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜兼具兩組分的特性，且具有良好的力學(xué)特性和耐水性能，明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)長時(shí)間溶液浸泡后纖維主體結(jié)構(gòu)沒有被破壞。因此經(jīng)本發(fā)明方法交聯(lián)處理的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜可在生物醫(yī)用材料得到實(shí)際應(yīng)用；本發(fā)明的方法具有操作簡單，效果顯著，成本低廉，綠色環(huán)保的特點(diǎn)，有望用于工業(yè)化生產(chǎn)，為快速高效地增強(qiáng)復(fù)合納米纖維膜力學(xué)性能提供一種新的方法。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的葡聚糖交聯(lián)前后的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖2為明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的葡萄糖交聯(lián)前后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

圖3為明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的羧甲基纖維素交聯(lián)前后的溶脹性能圖；

圖4為明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的魔芋葡甘聚糖交聯(lián)前后的質(zhì)量損失圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明方法。應(yīng)理解，這些實(shí)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(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例1

(1)稱取0.1g高錳酸鉀溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％的葡聚糖水溶液中，在避光的條件下于10℃條件下劇烈攪拌反應(yīng)0.5h，將反應(yīng)后的溶液透析3天，將透析后的溶液經(jīng)冷凍干燥得到氧化的葡聚糖；

(2)將明膠和殼聚糖分別溶解于90wt％的醋酸溶液中，磁力攪拌，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5wt％和30wt％的均一透明的明膠和殼聚糖溶液；

(3)將上述步驟(2)所述的明膠和殼聚糖溶液以質(zhì)量比為1:9的比例共混，攪拌2h得到均一透明的靜電紡絲前驅(qū)液；

(4)將上述配制好的溶液裝入注射器中，并固定到靜電紡絲裝置的推進(jìn)器上，通過靜電紡絲制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜；其中靜電紡絲的條件如下：紡絲溫度為20℃，濕度為20％，推進(jìn)速度為1.0mL/h，電壓為35kV，噴絲頭到接收板的距離為10cm；

(5)將步驟(1)中制備得到的氧化的葡聚糖溶解于無水乙醇中，取一定量的步驟(4)中制備得到的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，將其剪成長方形并浸泡于氧化的葡聚糖交聯(lián)介質(zhì)中，在37℃條件下交聯(lián)3天，得到交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。

圖1是實(shí)施例1制得的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的葡聚糖交聯(lián)前后的掃描電子顯微鏡(SEM)圖，其中左圖為未交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的SEM圖，右圖為經(jīng)氧化的葡聚糖交聯(lián)后明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的SEM圖。從圖中可以看出，通過靜電紡絲法成功地制備得到表面光滑且直徑均一明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，且經(jīng)氧化的葡聚糖交聯(lián)后明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的纖維結(jié)構(gòu)未被明顯破壞。

實(shí)施例2

(1)稱取10.0g三氯化鐵溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％的葡萄糖水溶液中，在避光的條件下于50℃條件下劇烈攪拌反應(yīng)24h，將反應(yīng)后的溶液透析2天，將透析后的溶液經(jīng)冷凍干燥得到氧化的葡萄糖；

(2)將明膠和殼聚糖分別溶解于90wt％的醋酸溶液中，磁力攪拌，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30wt％和5wt％的均一透明的明膠和殼聚糖溶液；

(3)將上述步驟(2)所述的明膠和殼聚糖溶液以質(zhì)量比為9:1的比例共混，攪拌2h得到均一透明的靜電紡絲前驅(qū)液；

(4)將上述配制好的溶液裝入注射器中，并固定到靜電紡絲裝置的推進(jìn)器上，通過靜電紡絲制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜；其中靜電紡絲的條件如下:紡絲溫度為40℃，濕度為60％，推進(jìn)速度為2.0mL/h，電壓為25kV，噴絲頭到接收板的距離為20cm；

(5)將步驟(1)中制備得到的氧化的葡萄糖溶解于無水乙醇中，取一定量的步驟(4)中制備得到的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，將其剪成長方形并浸泡于氧化的葡萄糖交聯(lián)介質(zhì)中，在37℃條件下交聯(lián)1天，得到交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。

圖2是實(shí)施例2制得明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的葡萄糖交聯(lián)前后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖中可以看出，經(jīng)氧化的葡萄糖交聯(lián)處理后，明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜的力學(xué)性能顯著增強(qiáng)。

實(shí)施例3

(1)稱取5.0g高碘酸鉀溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的羧甲基纖維素水溶液中，在避光的條件下于25℃條件下劇烈攪拌反應(yīng)12h，將反應(yīng)后的溶液透析5天，將透析后的溶液經(jīng)冷凍干燥得到氧化的羧甲基纖維素；

(2)將明膠和殼聚糖分別溶解于90wt％的醋酸溶液中，磁力攪拌，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt％和15wt％的均一透明的明膠和殼聚糖溶液；

(3)將上述聚電解質(zhì)溶液以質(zhì)量比為5:5的比例共混，攪拌5h得到均一透明的靜電紡絲前驅(qū)液；

(4)將上述配制好的溶液裝入注射器中，并固定到靜電紡絲裝置的推進(jìn)器上，通過靜電紡絲制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。其中靜電紡絲的條件如下:紡絲溫度為30℃，濕度為30％，推進(jìn)速度為0.8mL/h，電壓為15kV，噴絲頭到接收板的距離為15cm；

(5)將步驟(1)中制備得到的氧化的羧甲基纖維素溶解于無水乙醇中，取一定量的步驟(4)中制備得到的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，將其剪成長方形并浸泡于氧化的羧甲基纖維素交聯(lián)介質(zhì)中，在37℃條件下交聯(lián)4天，得到交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。

圖3是實(shí)施例3制得的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的羧甲基纖維素交聯(lián)前后的溶脹性能圖。從圖中可以看出，明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的羧甲基纖維素交聯(lián)后，其溶脹性能顯著降低。

實(shí)施例4

(1)稱取0.5g重鉻酸鉀溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的魔芋葡甘聚糖水溶液中，在避光的條件下于15℃條件下劇烈攪拌反應(yīng)10h，將反應(yīng)后的溶液透析2天，將透析后的溶液經(jīng)冷凍干燥得到氧化的魔芋葡甘聚糖；

(2)將明膠和殼聚糖分別溶解于90wt％的醋酸溶液中，磁力攪拌，制備得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20wt％和5wt％的均一透明的明膠和殼聚糖溶液；

(3)將上述聚電解質(zhì)溶液以質(zhì)量比為7:3的比例共混，攪拌4h得到均一透明的靜電紡絲前驅(qū)液；

(4)將上述配制好的溶液裝入注射器中，并固定到靜電紡絲裝置的推進(jìn)器上，通過靜電紡絲制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。其中靜電紡絲的條件如下:紡絲溫度為35℃，濕度為30％，推進(jìn)速度為3.0mL/h，電壓為24kV，噴絲頭到接收板的距離為15cm；

(5)將步驟(1)中制備得到的氧化的魔芋葡甘聚糖溶解于無水乙醇中，取一定量的步驟(4)中制備得到的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜，將其剪成長方形并浸泡于氧化的魔芋葡甘聚糖交聯(lián)介質(zhì)中，在37℃條件下交聯(lián)1天，得到交聯(lián)的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。

圖4是實(shí)施例4制得的明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的魔芋葡甘聚糖交聯(lián)前后的質(zhì)量損失圖。從圖中可以看出，明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜經(jīng)氧化的魔芋葡甘聚糖交聯(lián)后，其耐水性能顯著提高。