本發(fā)明屬于材料工程領(lǐng)域，具體涉及一種多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著納米科技的發(fā)展，人們對于纖維材料的要求越來越高，如何得到高性能、高附加值的纖維材料產(chǎn)品是近年來研究的重要方向之一。在纖維材料體系中，多孔納米纖維具有高孔隙率、高比表面積、高表面活性等特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)適用于纖維與周圍環(huán)境需要進(jìn)行充分接觸和反應(yīng)的場合，比如藥物釋放領(lǐng)域。利用同軸靜電紡絲裝置，合理配置溶質(zhì)、溶劑配比，即可紡出具有多孔的核殼結(jié)構(gòu)納米纖維。

對于非核殼納米纖維在生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用而言，分散不均勻，極易出現(xiàn)突釋現(xiàn)象，對于核殼納米纖維在生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用而言，核層結(jié)構(gòu)材料可以將藥物或活性物質(zhì)包裹在內(nèi)部，防止藥物暴露有機(jī)溶劑中；因?yàn)樗幬锘蚧钚晕镔|(zhì)溶解在核層溶液中，即使對核殼纖維表面改性也不會影響到內(nèi)部藥物的活性。因此，將蛋白質(zhì)、生長因子、藥物、dna等活性物質(zhì)加入到核層溶液中，可以制備出載蛋白質(zhì)、生長因子、藥物、dna等活性物質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)納米纖維。這種方法中，藥物可以均勻分散，且由于殼層材料的包裹，可以達(dá)到控制釋放的效果。

同軸靜電紡絲技術(shù)可以在纖維表面進(jìn)行功能化修飾，同時也可以將功能材料包裹子纖維內(nèi)部，以起到持久發(fā)揮功效的作用。為了更好的發(fā)揮殼層纖維表面，以及材料更好的控制藥物釋放的效果，我們有必要研究出具有多孔的核殼納米纖維。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，其操作方便、控制簡單、工藝流程短。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的制備方法，包括以下步驟：

s1:將疏水性殼層溶質(zhì)溶于殼層溶劑中，制備殼層溶液；

s2:將親水性核層溶質(zhì)溶于核層溶劑中，制備核層溶液；

s3：將殼層溶液和核層溶液分別以一定的流速注入到同軸靜電紡絲針頭的外針頭和內(nèi)針頭中，同時將高壓靜電發(fā)生器連接同軸靜電紡絲針頭進(jìn)行靜電紡絲實(shí)驗(yàn)，制成多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維。

優(yōu)選的，步驟s1中殼層溶質(zhì)為聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)，殼層溶劑為三氯甲烷(cf)和n-n二甲基甲酰胺(dmf)，稱取0.8g聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)80/20溶于3-9ml三氯甲烷(cf)中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)完全溶解后，在溶液中加入5-9mln-n二甲基甲酰胺(dmf)，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成質(zhì)量體積比濃度為8％的殼層溶液。

優(yōu)選的，三氯甲烷(cf)和n-n二甲基甲酰胺(dmf)溶劑體積比例范圍為6：4-10:0，當(dāng)三氯甲烷(cf)和n-n二甲基甲酰胺(dmf)溶劑比例變化時，靜電紡絲得到的聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)纖維形貌明顯不同。當(dāng)溶劑只有n-n二甲基甲酰胺(dmf)時，所得的聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)纖維為球形，球與球之間有細(xì)絲相連。當(dāng)加入三氯甲烷(cf)，溶劑比例三氯甲烷(cf):n-n二甲基甲酰胺(dmf)為3:7時，纖維呈現(xiàn)紡錘形形貌。當(dāng)溶劑比例增大到5:5時，纖維表面光滑，纖維直徑均勻。當(dāng)溶劑比例為6:4和7:3時，纖維呈扁平帶狀，纖維表面有裂縫。當(dāng)溶劑比例為8:2時纖維表面有許多溝壑。當(dāng)溶劑比例繼續(xù)增大，變成9:1時，纖維表面出現(xiàn)多孔，10:0時，纖維表面同樣是多孔狀態(tài)。

優(yōu)選的，步驟s2中核層溶質(zhì)為水溶性聚氧化乙烯(peo)，所述核層溶劑為去離子水，稱取0.7g聚氧化乙烯(peo)加入到10ml去離子水中，配置成質(zhì)量體積比濃度為7％的核層溶液，攪拌至均勻。

優(yōu)選的，步驟s3中，流速為：核流速0.2ml/h，殼流速2ml/h。

優(yōu)選的，步驟s3中，同軸靜電紡絲針頭的外針頭和內(nèi)針頭直徑分別為0.4mm，0.6mm。

優(yōu)選的，步驟s3中靜電紡絲實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)為：電壓20kv，紡絲距離為15cm，靜電紡絲機(jī)垂直放置，采用輥筒接收裝置，環(huán)境溫度為25±3℃，濕度50±5％。

本發(fā)明還提供了一種多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，其通過上述多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的制作方法制備而成。該多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)殼層纖維形貌會因?yàn)槿燃淄?cf)和n-n二甲基甲酰胺(dmf)溶劑比例變化而明顯不同：

當(dāng)三氯甲烷(cf):n-n二甲基甲酰胺(dmf)為0:10時，時，所得的聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)纖維為球形，球與球之間有細(xì)絲相連；

當(dāng)三氯甲烷(cf):n-n二甲基甲酰胺(dmf)為3:7時，纖維呈現(xiàn)紡錘形形貌；

當(dāng)比例為5:5時，纖維表面光滑，纖維直徑均勻；

當(dāng)比例為6:4和7:3時，纖維呈扁平帶狀，纖維表面有裂縫；

當(dāng)比例為8:2時纖維表面有許多溝壑；

當(dāng)溶劑為9:1時，纖維表面出現(xiàn)多孔；

當(dāng)比例為10:0時，纖維表面同樣是多孔狀態(tài)。

本發(fā)明提供了最適宜制備多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的原料配比和實(shí)驗(yàn)條件，然后利用同軸靜電紡絲技術(shù)直接制備多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，操作方便、控制簡單、工藝流程短。

附圖說明

圖1為同軸靜電紡絲方法制備的多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維表面形貌；

圖2為同軸靜電紡絲方法制備的多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維掃描電鏡圖；

圖3為同軸靜電紡絲方法制備的多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維透射電鏡圖，圖中標(biāo)尺為200nm。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

本發(fā)明公開的利用同軸靜電紡絲技術(shù)制備一種多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的方法，其包括如下步驟：

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于3mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，在溶液中加入7mldmf，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s1：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn)

同軸靜電紡絲中，核殼內(nèi)外流速比是影響核殼結(jié)構(gòu)的重要因素之一，通過自己反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)驗(yàn)中流速確定為核0.2ml/h，殼2ml/h，電壓20kv，紡絲距離為15cm，靜電紡絲機(jī)垂直放置，采用輥筒接收裝置。環(huán)境溫度穩(wěn)定為25±3℃，濕度50±5％。同軸紡絲噴頭內(nèi)針頭的內(nèi)外直徑分別為0.4mm，0.6mm。外針頭的內(nèi)直徑為1.5mm，外直徑為3mm。

實(shí)施例2

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于5mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，在溶液中加入5mldmf，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s2：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn),過程如實(shí)施例1所述。

實(shí)施例3

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于6mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，在溶液中加入4mldmf，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s2：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn),過程如實(shí)施例1所述。

實(shí)施例4

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于7mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，在溶液中加入3mldmf，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s2：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn),過程如實(shí)施例1所述

實(shí)施例5

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于8mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，在溶液中加入2mldmf，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s2：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn),過程如實(shí)施例1所述。

實(shí)施例6

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于9mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，在溶液中加入1mldmf，繼續(xù)攪拌至均以透明的紡絲液，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s2：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn),過程如實(shí)施例1所述。

實(shí)施例7

s1：殼層溶液，plga溶液的配置，在實(shí)驗(yàn)之前稱取0.8gplga(80:20)溶于10mlcf中，并將溶液瓶放在磁力攪拌機(jī)上攪拌，待plga完全溶解后，配置成濃度為8％(w/v)的溶液。

s2：核層溶液，peo(mv＝600,000)溶液的配置，將0.7gpeo加入到10ml去離子水中，配置成濃度為7％(w/v)的溶液，放在磁力攪拌機(jī)上攪拌至均勻的溶液。

s3：靜電紡絲實(shí)驗(yàn),過程如實(shí)施例1所述。

經(jīng)過以上實(shí)施例制備的多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，其聚乳酸-羥基乙酸共聚物(plga)殼層纖維形貌，會隨cf和dmf比例變化而有明顯不同：

當(dāng)cf:dmf為3:7時，纖維呈現(xiàn)紡錘形形貌；

當(dāng)溶劑比例增大到5:5時，纖維表面光滑，纖維直徑均勻；。

當(dāng)溶劑比例為6:4和7:3時，纖維呈扁平帶狀，纖維表面有裂縫；

當(dāng)溶劑比例為8:2時纖維表面有許多溝壑；

當(dāng)溶劑比例為9:1時，纖維表面出現(xiàn)多孔；

10:0時，纖維表面同樣是多孔狀態(tài)。

另外，若將蛋白質(zhì)、生長因子、藥物、dna等活性物質(zhì)加入到核層溶液中，則可以制備出載蛋白質(zhì)、生長因子、藥物、dna等活性物質(zhì)的核殼結(jié)構(gòu)納米纖維。

綜上所述，上述多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的制備方法提供了最適宜制備多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維的原料配比和實(shí)驗(yàn)條件，然后利用同軸靜電紡絲技術(shù)直接制備多孔核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、控制簡單、工藝流程短。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。