CN101829366A - 基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，包括：(1)将六氟异丙醇和三氟乙酸混合；(2)将壳聚糖溶于上述混合溶液，10-50℃微热搅拌至透明；(3)将胶原蛋白和聚左旋乳酸聚己内酯分别溶于六氟异丙醇，搅拌12-24h至完全溶解；(4)将上述胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液混合；(5)将步骤(4)中混合溶液通过旋转接收装置进行静电纺丝，旋转速度为500-1000转/分，转轴直径为2-6毫米，即得小口径管状支架。本发明的方法简单，适合于工业化生产；所得小口径管状支架具有良好的生物相容性和机械性能。
Description
技术领域
本发明属血管支架的制备领域，特别是涉及一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法。
背景技术
理想的组织工程血管支架材料应具有良好的力学性能，同时能够仿生天然的细胞外基质的结构和生物学功能。目前，已研究了很多高分子材料的静电纺丝，例如，胶原蛋白、壳聚糖、聚乳酸、聚己内酯，其中胶原蛋白、壳聚糖等天然材料生物相容性良好，但力学性能欠缺，无法为血管支架提供足够的弹性。而聚己内酯等人工合成材料力学性能较佳，但生物相容性相对较差，尤其对于小口径血管支架，合成材料容易造成血栓、免疫排斥等不良反应。正是由于材料本身的局限性，目前临床上还没有找到一种理想的小口径人工血管支架。
为了改善静电纺丝材料的性能和拓宽应用范围，特别是改善在生物材料中的应用性能，研究者研究了很多材料复合进行静电纺丝的技术。到目前为止尚未见报道将胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯的复合纳米纤维的静电纺丝方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，该方法简单，适合于工业化生产；所得小口径管状支架具有良好的生物相容性和机械性能。
本发明的一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，包括：
(1)将体积比为90∶10的六氟异丙醇和三氟乙酸混合，即得混合溶液；
(2)将壳聚糖溶于上述混合溶液，10-50℃微热搅拌至透明，得到0.8-1.0克/毫升的壳聚糖溶液；
(3)将胶原蛋白溶于六氟异丙醇，搅拌12-24小时至完全溶解，得到0.8-1.0克/毫升的胶原蛋白溶液；将聚左旋乳酸聚己内酯溶于六氟异丙醇，搅拌12-24小时至完全溶解，得到0.8-1.0克/毫升的聚左旋乳酸聚己内酯溶液；
(4)将上述胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液混合，得到0.8-1.0克/毫升的胶原蛋白和壳聚糖混合溶液；
(5)将步骤(4)中混合溶液通过旋转接收装置进行静电纺丝，旋转速度为500-1000转/分，转轴直径为2-6毫米，即得小口径管状支架。
所述步骤(4)中的胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液的体积比为12∶3∶5，胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯的质量比为12∶3∶5。
所述步骤(4)中的胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液的体积比为4∶1∶5，胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯的质量比为4∶1∶5。
所述步骤(5)中静电纺丝条件：电压，8-40千伏；电场距离，60-200毫米；纺丝速率，50-250毫升/小时。
所述步骤(5)中旋转接收装置上的转轴直径为3-5毫米。
静电纺丝设备；电压，8-40千伏；电场距离，60-200毫米；纺丝速率，50-250毫升/小时，旋转接收装置转速500-1000转/分钟，转轴直径3-6毫米，如图1所示。纤维直径随聚左旋乳酸聚己内酯含量的增加有一定程度的增大，随转轴转速的增加有一定程度的减小。
本发明使带负电的胶原蛋白、带正电的壳聚糖以及相对中性的聚左旋乳酸聚己内酯形成不同直径的复合纳米纤维及管状支架，实现性能上的扬长避短，成为很有应用前途的新型生物材料，特别是应用于仿生组织细胞外基质的人工血管支架。
胶原蛋白是具有三条肽链形成三螺旋的特殊蛋白质，主要存在于动物的皮、骨、股骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中，是结缔组织极重要的结构蛋白，起着支撑器官、保护机体的功能。壳聚糖有甲壳素脱乙酰化而来，是唯一的碱性天然多糖，在自然界有着优良的生物相容性及抗菌、防腐、止血、促进伤口愈合、抑制溃疡等功能，成膜性好。聚左旋乳酸聚己内酯作为聚左旋乳酸和聚己内酯的共聚物，在力学上表现为弹性体，能够为支架提供足够的力学性能，与其他合成材料相比，该材料有良好的生物降解性。本发明从组织工程学的角度出发，即从结构和组成上模仿天然组织中的细胞外基质，用胶原蛋白和壳聚糖来模拟天然细胞外基质中蛋白-多糖的组分，用聚左旋乳酸聚己内酯提供力学性能，将这些材料以一定比例共混，从而发挥各自长处，制备出用于组织再生的小口径血管支架。
有益效果
本发明的制备方法简单，适合于工业化生产；所得小口径管状支架具有良好的生物相容性和机械性能。
附图说明
图1.是静电纺丝喷头及转轴接收装置的示意图；
图2.是胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯的静电纺丝纤维扫描电镜照片；
图3.是胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯静电纺丝法制备的管状支架数码相机照片。
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0.8克壳聚糖溶于10毫升以体积比90∶10混合的六氟异丙醇和三氟乙酸混合溶剂中，50℃以下微热搅拌至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的壳聚糖溶液；将0.8克胶原蛋白溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的胶原蛋白溶液；将0.8克聚左旋乳酸聚己内酯溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的聚左旋乳酸聚己内酯溶液。将上述三溶液以体积比12∶3∶5混合，得到总浓度为8％、胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯质量比亦为12∶3∶5的混合溶液，通过旋转接收装置进行静电纺丝，纺丝条件：电压，18千伏；电场距离，150毫米；纺丝速率，50毫升/小时，旋转速率500转/分钟，转轴直径6毫米，得到胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯的复合纳米纤维及管状支架。纤维平均直径352纳米，如图2所示。
实施例2
将0.8克壳聚糖溶于10毫升以体积比90∶10混合的六氟异丙醇和三氟乙酸混合溶剂中，50℃以下微热搅拌至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的壳聚糖溶液；将0.8克胶原蛋白溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的胶原蛋白溶液；将0.8克聚左旋乳酸聚己内酯溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的聚左旋乳酸聚己内酯溶液。将上述三溶液以体积比4∶1∶5混合，得到总浓度为8％、胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯质量比亦为4∶1∶5的混合溶液，通过旋转接收装置进行静电纺丝，纺丝条件：电压，18千伏；电场距离，150毫米；纺丝速率，60毫升/小时，旋转速率500转/分钟，转轴直径6毫米，得到胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯的复合纳米纤维及管状支架。纤维平均直径618纳米。
实施例3
将0.8克壳聚糖溶于10毫升以体积比90∶10混合的六氟异丙醇和三氟乙酸混合溶剂中，50℃以下微热搅拌至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的壳聚糖溶液；将0.8克胶原蛋白溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的胶原蛋白溶液；将0.8克聚左旋乳酸聚己内酯溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为8％(克/毫升)的聚左旋乳酸聚己内酯溶液。将上述三溶液以体积比12∶3∶5混合，得到总浓度为8％、胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯质量比亦为12∶3∶5的混合溶液，通过旋转接收装置进行静电纺丝，纺丝条件：电压，25千伏；电场距离，150毫米；纺丝速率，48毫升/小时，旋转速率1000转/分钟，转轴直径3毫米，得到胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯的复合纳米纤维及管状支架。纤维平均直径373纳米。管状支架如图3所示。
实施例4
将1.0克壳聚糖溶于10毫升以体积比90∶10混合的六氟异丙醇和三氟乙酸混合溶剂中，50℃以下微热搅拌至完全溶解，得到浓度为10％(克/毫升)的壳聚糖溶液；将1.0克胶原蛋白溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为10％(克/毫升)的胶原蛋白溶液；将1.0克聚左旋乳酸聚己内酯溶于10毫升六氟异丙醇中，搅拌12-24小时至完全溶解，得到浓度为10％(克/毫升)的聚左旋乳酸聚己内酯溶液。将上述三溶液以体积比4∶1∶5混合，得到总浓度为10％、胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯质量比亦为4∶1∶5的混合溶液，通过旋转接收装置进行静电纺丝，纺丝条件：电压，40千伏；电场距离，150毫米；纺丝速率，72毫升/小时，旋转速率500转/分钟，转轴直径6毫米，得到胶原蛋白、壳聚糖和聚左旋乳酸聚己内酯的复合纳米纤维及管状支架。纤维平均直径554纳米。
Claims (5)
1.一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，包括：
(1)将体积比为90∶10的六氟异丙醇和三氟乙酸混合，即得混合溶液；
(2)将壳聚糖溶于上述混合溶液，10-50℃微热搅拌至透明，得到0.8-1.0克/毫升的壳聚糖溶液；
(3)将胶原蛋白溶于六氟异丙醇，搅拌12-24小时至完全溶解，得到0.8-1.0克/毫升的胶原蛋白溶液；将聚左旋乳酸聚己内酯溶于六氟异丙醇，搅拌12-24小时至完全溶解，得到0.8-1.0克/毫升的聚左旋乳酸聚己内酯溶液；
(4)将上述胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液混合，得到0.8-1.0克/毫升的胶原蛋白和壳聚糖混合溶液；
(5)将步骤(4)中混合溶液通过旋转接收装置进行静电纺丝，旋转速度为500-1000转/分，转轴直径为2-6毫米，即得小口径管状支架。
2.根据权利要求1所述的一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液的体积比为12∶3∶5，胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯的质量比为12∶3∶5。
3.根据权利要求1所述的一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的胶原蛋白溶液、壳聚糖溶液和聚左旋乳酸聚己内酯溶液的体积比为4∶1∶5，胶原蛋白、壳聚糖、聚左旋乳酸聚己内酯的质量比为4∶1∶5。
4.根据权利要求1所述的一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中静电纺丝条件：电压，8-40千伏；电场距离，60-200毫米；纺丝速率，50-250毫升/小时。
5.根据权利要求1所述的一种基于复合纳米纤维的小口径管状支架静电纺丝的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中旋转接收装置上的转轴直径为3-5毫米。
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