CN101156962B - 含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，包括步骤：(1)制备胶原蛋白纺丝溶液；(2)制备热塑性聚氨酯纺丝溶液；(3)将上述两种纺丝溶液按照比例混合，搅拌均匀，得静电纺溶液；(4)静电纺溶液置于静电纺装置中，调节纺丝工业参数，改变接受装置的模状，得不同形状的静电纺复合纳米材料支架。该材料支架具有良好的生物相容性和机械性能，较高的孔隙率，有望用作血管、神经、瓣膜等组织修复支架材料。
Description
技术领域
本发明属组织修复支架领域，特别是涉及含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法。
背景技术
组织工程学是近年来发展起来的一门新学科，是材料学、工程学和生命科学共同发展并相互融合的产物，其中最基本的思路是在体外分离、培养细胞接种到具有一定空间结构的支架上，通过细胞之间的相互黏附、生长增殖、分泌细胞外基质，从而形成具有一定结构和功能的组织或器官。因此，筛选合适的支架材料，是构建组织工程支架成败的关键因素。1934年美国人Formhals在一篇专利中首次介绍了利用静电斥力获得聚合物纤维丝的方法。
结合天然材料和聚合物材料各自的优点，通过两者的静电纺共混复合，有望筛选出一种既生物相容性好，又具有良好机械性能的复合纳米纤维。胶原蛋白(collagen)是天然生物材料的一种，是由动物细胞合成的一种生物高分子，具有很好的生物相容性和生物可降解性，更是细胞外基质的结构蛋白质，在组织修复方面用途广泛。单独静电纺胶原蛋白已有报道，但其材料力学性能较低，不能够满足组织修复材料力学性能的要求。
热塑性聚氨酯(thermoplastic-polyurethane)具有高拉伸强度和断裂伸长率，良好的耐磨性、抗挠曲性、耐溶剂性、耐水解性和耐微生物能力，更重要的是聚氨酯具有良好的组织相容性和血液相容性，使其在很多方面有着广泛用途，单独聚氨酯也已成功也已成功静电纺成纳米纤维，但迄今为止，静电纺胶原蛋白-聚氨酯复合纳米材料还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，利用静电纺的方法，将天然材料胶原蛋白和聚合物材料热塑性聚氨酯制备成共混复合纳米纤维，该材料可用于血管、神经、心脏瓣膜等组织的修复支架。
本发明的含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，包括下列步骤：
(1)制备胶原蛋白纺丝溶液
将胶原蛋白溶于六氟异丙醇(HFIP)中，微热搅拌至完全溶解，得到浓度4-10％(克/毫升)的胶原蛋白纺丝溶液；
(2)制备热塑性聚氨酯纺丝溶液
将热塑性聚氨酯溶于六氟异丙醇(HFIP)中，搅拌至完全溶解，得到浓度3-8％(克/毫升)的聚氨酯纺丝溶液；
(3)将上述两种纺丝溶液按照比例混合，搅拌均匀，得静电纺溶液；
(4)静电纺溶液置于静电纺装置中，调节纺丝工业参数，改变接受装置的模状，得不同形状的静电纺复合纳米材料支架。
所述步骤(3)中的按照比例混合是胶原蛋白占溶质总质量分数的10％-80％，热塑性聚氨酯占溶质总质量分数的90％-20％，总溶质的质量分数在3％-10％之间。
所述步骤(4)中的纺丝工业参数是电压10-30KV，注射速度0.5-2.5ml/h(毫升每小时)，接受距离10-15cm；
所述静电纺复合纳米材料支架可以是平膜状或管状。
本发明的有益效果：
本发明基于静电纺的方法，做出纳米数量级的复合纳米纤维，使这种纳米纤维集合体具有胶原蛋白良好的生物相容性，同时又兼备热塑性聚氨酯优良的机械性能，较高的孔隙率，可制作成为不同的形状，有望用作血管、神经、瓣膜等组织修复支架材料。
附图说明
图1是静电纺复合纳米材料的扫描电镜照片和静电纺复合纳米纤维管装支架，其中，A是总质量分数为6％，胶原蛋白/热塑性聚氨酯的混合比例为2∶8，静电纺复合纳米材料的扫描电镜照片(放大倍数为5000倍)；B是总质量分数为6％，胶原蛋白/热塑性聚氨酯的混合比例为4∶6，静电纺复合纳米材料的扫描电镜照片(放大倍数为5000倍)；C是总质量分数为5.2％，胶原蛋白/热塑性聚氨酯的混合比例为1∶10，静电纺复合纳米纤维管装支架；D是总质量分数为6.2％，胶原蛋白/热塑性聚氨酯的混合比例为1∶1，静电纺复合纳米纤维膜状材料；
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
用电子分析天平称取0.3g胶原蛋白溶于5ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解， 得到浓度为6％(克/毫升)的胶原蛋白纺丝溶液；用电子分析天平称取0.3g热塑性聚氨酯溶于5ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为6％(克/毫升)的热塑性聚氨酯纺丝溶液；待二者完全溶解后将二者按2∶8的比例混合均匀，混合溶液总浓度为6％；静电纺纺丝工艺为：纺丝电压为12kv，注射泵推进速度为1.5ml/h，接受距离12cm，选用9号针头，铝箔接受或脱脂纱布接受纤维，得到平均纤维直径约为345纳米的无序纳米纤维薄膜。
实施例2
用电子分析天平称取0.3g胶原蛋白溶于5ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为6％(克/毫升)的胶原蛋白纺丝溶液；用电子分析天平称取0.3g热塑性聚氨酯溶于5ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为6％(克/毫升)的热塑性聚氨酯纺丝溶液；待二者完全溶解后将二者按6∶4的比例混合均匀，混合溶液总浓度为6％；静电纺纺丝工艺为：纺丝电压为16kv，注射泵推进速度为1.2ml/h，接受距离12cm，选用9号针头，铝箔接受或脱脂纱布接受纤维，得到平均纤维直径约为208纳米的无序纳米纤维薄膜。
实施例3
用电子分析天平称取0.4g胶原蛋白溶于5ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的胶原蛋白纺丝溶液；用电子分析天平称取0.5g热塑性聚氨酯溶于10ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为5％(克/毫升)的热塑性聚氨酯纺丝溶液；待二者完全溶解后将二者体积比为5∶8的比例混合均匀，混合溶液总浓度为6.2％；静电纺纺丝工艺为：纺丝电压为16kv，注射泵推进速度为1.2ml/h，接受距离12cm，选用9号针头，铝箔接受或脱脂纱布接受纤维，得到厚度为0.08纳米的无序纳米纤维薄膜。
实施例4
用电子分析天平称取0.4g胶原蛋白溶于5ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的胶原蛋白纺丝溶液；用电子分析天平称取0.5g热塑性聚氨酯溶于10ml六氟异丙醇中，微热磁力搅拌至完全溶解，得到浓度为5％(克/毫升)的热塑性聚氨酯纺丝溶液；待二者完全溶解后将二者体积比为1∶16的比例混合均匀，混合溶液总浓度为5.2％；静电纺纺丝工艺为：纺丝电压为16kv，注射泵推进速度为1.2ml/h，接受距离12cm，选用9号针头，用接地的滚轴在针头正下方20cm处接收纤维丝，得到内径为0.4cm，壁厚为0.08cm，长度为4.5cm纳米纤维管状支架。
Claims (4)
1.含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，包括下列步骤：
(1)制备胶原蛋白纺丝溶液
将胶原蛋白溶于六氟异丙醇中，微热搅拌至完全溶解，得到胶原蛋白纺丝溶液，其浓度为每100ml溶液中胶原蛋白的含量为4-10g；
(2)制备热塑性聚氨酯纺丝溶液
将热塑性聚氨酯溶于六氟异丙醇中，搅拌至完全溶解，得到聚氨酯纺丝溶液，其浓度为每100ml溶液中聚氨酯的含量为3-8g；
(3)将上述两种纺丝溶液按照比例混合，搅拌均匀，得静电纺溶液；
(4)静电纺溶液置于静电纺装置中，调节纺丝工业参数，改变接受装置的模状，得不同形状的静电纺复合纳米材料支架。
2.根据权利要求1所述的含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的按照比例混合是胶原蛋白占溶质总质量分数的10％-80％，热塑性聚氨酯占溶质总质量分数的90％-20％，混合溶液总浓度3％-10％。
3.根据权利要求1所述的含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的纺丝工业参数是电压10-30KV，注射速度0.5-2.5ml/h，接受距离10-15cm。
4.根据权利要求1所述的含胶原蛋白的复合纳米纤维组织修复支架的制备方法，其特征在于：所述静电纺复合纳米材料支架是平膜状或管状静电纺复合纳米材料支架。
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