CN101581010A - 仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，包括：(1)将三氟乙醇和去离子水以体积比1∶1－2混合；(2)将透明质酸粉末和明胶粉末混合于上述溶剂中，搅拌均匀，得到共混静电纺丝液，其中透明质酸占溶质总质量分数的10％－40％，明胶占溶质总质量分数的60％－90％；(3)将上述共混静电纺丝液进行静电纺丝即得。本发明的制备方法简单，材料为天然可降解材料并且其降解产物对人体无害，适用于工业化生产；所得纤维力学性能好，尤其是柔韧性得到了很大的提高。
Description
技术领域
本发明属明胶复合纳米纤维膜的制备领域，特别是涉及仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备。
背景技术
组织工程与再生医学的发展为重建或修复人类病损组织与器官提供了有效的治疗手段。可降解支架为细胞生长和组织再生提供必要的空间与支撑，为信号传导提供有效渠道，是决定组织工程成败的关键因素之一。
明胶是一种从动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解得到的蛋白质，化学本质是由胶原的三螺旋肽链水解成的单螺旋肽链。它具有许多优良的物理、化学性能，如溶胶与凝胶的可逆转变、侧链基团反应活性高、两性电解质特性等。
Chang Seok Ki等[1]成功地用明胶的甲酸溶液电纺制得了明胶纳米纤维。明胶在室温下易溶于甲酸，而且甲酸有很大的挥发性，因此用甲酸作明胶电纺的溶液。通过测量黏度随时间的变化来评价明胶/甲酸浓溶液的稳定性，发现明胶在甲酸中会发生降解(5h后其黏度显著减小)，但是这并不影响溶液的可纺性和电纺明胶纤维的形态。但单一的明胶纤维很难达到仿生的效果。
透明质酸(Hyaluronic acid，HA)是天然细胞外基质(ECMs)中糖胺聚糖(GAGs)的重要组成物之一。透明质酸与其它硫酸化粘多糖和胶原蛋白、弹性蛋白等纤维状蛋白质共同组成含大量水分的ECMs，共同形成细胞外空间，为细胞提供信息，有利于营养物质的供应和代谢物的排放。透明质酸分子链上每一个二糖单元带有一个负电荷的羧基(-COO-)，它具有类似离子交换剂的作用，能调节细胞周围阳离子的流动和浓度。透明质酸对细胞具有多种作用，可在细胞表面形成细胞周分子笼蔽(pericellular molecular cage，PMC)，保护细胞免受溶胞物质、病毒等的攻击，对氧自由基、白介素-1和植物凝集素的降解或侵害也有防护作用，还可以调控细胞生长因子和细胞因子的分泌，抑制蛋白酶的分解，影响细胞的黏附、生长、增殖和分化。
参考文献：
[1]Chang Seok Ki，Doo Hyun Baek，Kyung Don Gang，et.al.Polymer 2005，46：5094-5102。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，该制备方法简单，材料为天然可降解材料并且其降解产物对人体无害，适用于工业化生产；所得纤维力学性能好，尤其是柔韧性得到了很大的提高。
本发明的仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，包括：
(1)溶剂的配制：三氟乙醇和去离子水以体积比1∶1-2混合；
(2)制备透明质酸和明胶混合溶液：将透明质酸粉末(柳州大力透明质酸有限公司)和明胶粉末(美国Sigma公司)混合于上述溶剂中，搅拌均匀，得到共混静电纺丝液，其中透明质酸占溶质总质量分数的10％-40％，明胶占溶质总质量分数的60％-90％；
(3)将上述共混静电纺丝液进行静电纺丝即得；
工艺参数：电压：10-25千伏；电场距离：60-200毫米；注射速率：0.5-1.5毫升/小时。
所述步骤(2)透明质酸粉末和明胶粉末按照质量比为90∶10、80∶20、70∶30或60∶40混合。
纤维直径随纺丝溶液浓度增大逐渐增大，随壳聚糖含量的增加逐渐减小。
本发明主要从仿生学的角度出发，不仅从结构上仿生，而且从组成上仿生，进而达到功能上仿生，为细胞生长提供最佳的生理环境，是理想的组织工程支架。
本发明采用静电纺的方法制备仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纤维膜，能够更好的模拟人体细胞外基质的组成和结构，为细胞生长和组织再生提供最佳的仿生生理环境，而且两种物质复合，可以改善材料的力学性能和降解行为。
有益效果
(1)本发明的制备方法简单，材料为天然可降解材料并且其降解产物对人体无害，适用于工业化生产；
(2)本发明所得纤维力学性能好，尤其是柔韧性得到了很大的提高。
附图说明
图1为透明质酸/明胶共混静电纺纳米纤维的扫描电镜照片；
图2为透明质酸/明胶共混静电纺纳米纤维膜照片。
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
将0.16克透明质酸和1.44克明胶(透明质酸和明胶的质量比为1∶9)溶于10毫升以体积比1∶1混合的三氟乙醇和去离子水混合溶剂中，搅拌至完全溶解，得到浓度为16％(克/毫升)的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，20千伏；电场距离，130毫米；纺丝速率，80毫升/小时，得到平均纤维直径为97纳米的复合纳米纤维膜。
实施例二
将0.32克透明质酸和1.28克明胶(透明质酸和明胶的质量比为2∶8)溶于10毫升以体积比1∶1混合的三氟乙醇和去离子水混合溶剂中，搅拌至完全溶解，得到浓度为16％(克/毫升)的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，20千伏；电场距离，130毫米；纺丝速率，80毫升/小时，得到平均纤维直径为132纳米的复合纳米纤维膜。
实施例三
将0.48克透明质酸和1.12克明胶(透明质酸和明胶的质量比为3∶7)溶于10毫升以体积比1∶1混合的三氟乙醇和去离子水混合溶剂中，搅拌至完全溶解，得到浓度为16％(克/毫升)的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，20千伏；电场距离，130毫米；纺丝速率，80毫升/小时，得到平均纤维直径为169纳米的复合纳米纤维膜。
实施例四
将0.64克透明质酸和0.96克明胶(透明质酸和明胶的质量比为4∶6)溶于10毫升以体积比1∶1混合的三氟乙醇和去离子水混合溶剂中，搅拌至完全溶解，得到浓度为16％(克/毫升)的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，20千伏；电场距离，130毫米；纺丝速率，80毫升/小时，得到平均纤维直径为198纳米的复合纳米纤维膜。
Claims (4)
1.仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，包括：
(1)将三氟乙醇和去离子水以体积比1∶1-2混合；
(2)将透明质酸粉末和明胶粉末混合于上述溶剂中，搅拌均匀，得到共混静电纺丝液，其中透明质酸占溶质总质量分数的10％-40％，明胶占溶质总质量分数的60％-90％；
(3)将上述共混静电纺丝液进行静电纺丝即得；
工艺参数：电压：10-25千伏；电场距离：60-200毫米；注射速率：0.5-1.5毫升/小时。
2.根据权利要求1所述的仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，其特征在于：所述步骤(2)透明质酸粉末和明胶粉末按照质量比为90∶10、80∶20、70∶30或60∶40混合。
3.根据权利要求1所述的仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，其特征在于：纤维直径随纺丝溶液浓度增大逐渐增大，随壳聚糖含量的增加逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的仿生细胞外基质透明质酸/明胶复合纳米纤维膜的制备，其特征在于：所述复合纳米纤维膜用于组织工程支架。
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