CN102071541B - 一种嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜及其制备方法，所述嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜包括纳米纤维以及封装其内的纳米粒子，其中，所述纳米纤维以及纳米粒子均为生物可降解材料；通过将纳米粒子与纳米纤维材料配制的高分子溶液混合均匀后进行静电纺丝，可得到纳米纤维封装纳米粒子的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜，结构新颖且实用，双层纳米结构有效解决了纳米粒子装载药物时存在的突释问题，且制备方法简单，在纳米医学、纳米药理学以及其他的释放领域如农业都有广泛的应用前景。

Description

一种嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米复合材料及其制备方法，更具体地，是一种嵌套纳米结构复合膜及其制备方法。
背景技术
纳米技术的发展为医学中的优化治疗和诊断提供的了新的概念。生物可降解纳米粒子在提高可控和靶向释放药物方面具有很广泛的应用前景。由于纳米粒子可增强药物的混合程度从而提高了药物在降解过程中的稳定性；还可以在目标地点实现靶向释放，并减少副作用，因此，纳米粒子作为药物释放体系的应用已经得到了广泛的研究。在所有的胶体体系中，纳米粒子最有希望满足这些释放体系中的精确控制需求。由于生物医学对材料的生物相容性和生物可降解性的要求，脂肪族聚酯聚乳酸和聚乙丙交酯成为生物医学领域最常用的材料。然而，在水溶液中物理和化学性质的不稳定性限制了生物可降解纳米粒子在药物载体方面的应用。
另外，纳米粒子药物缓释体系发展中存在的另一个问题就是突释，即遇到一个介质时在几分钟之内就立刻释放，因此如何在比较长的时间内实现控制释放是一个值得探讨的话题。目前，广泛采用静电纺丝技术获得的纳米尺度无纺布聚合物纤维在医学领域应用；与浇铸膜相比，静电纺丝膜具有更大的表面积从而有利于药物释放，通过改变静电纺丝条件即可方便的控制纤维性质，而且纺入的物质从药物到活性细菌都有可能实现。现有的一些研究通过乳液或者溶液纺丝，将药物、蛋白质和核酸纺入纳米纤维以实现药物释放，但释放实验表明当遇到释放介质时仿入物从纳米纤维中突释出来。进一步有研究在纳米纤维外加一层聚合物外壳，实现了纳米纤维中的药物缓释，例如，封装牛血清蛋白的聚乙烯醇纳米纤维外面通过化学气相沉积得到亚苯基二亚甲基外壳。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构新颖、缓释效果好的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜及其制备方法。
本发明是通过如下技术手段实现的：针对纳米粒子能包埋药物，而纳米纤维能对纳米粒子进行封装的特点，通过将纳米粒子与纳米纤维材料高分子溶液混合后进行静电纺丝，提供一种具有嵌套纳米结构的复合静电纺丝纤维膜，结构新颖且制备工艺简单。
本发明的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜，包括纳米纤维以及封装其内的纳米粒子，其中，所述纳米纤维以及纳米粒子均为生物可降解材料。
选择性地，本发明的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜中的纳米纤维选自但不限于重均分子量为10～150万的聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯乙酸酯(PVAc)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)材料中的一种。
优选地，本发明的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜中的纳米粒子为分子量为5～100万的聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)材料，其中，链段比为乳酸∶乙醇酸＝40∶60～90∶10。PLGA是一种可降解的功能高分子有机化合物，具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能，被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域。
本发明的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜中的纳米纤维的直径为400～800nm。
本发明的制备嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜的方法，包括如下步骤：
(1)配制高分子溶液：将纳米纤维材料和纳米粒子材料分别溶于有机溶剂中，配制成质量百分浓度为5～30％的纳米纤维材料高分子溶液和纳米粒子材料高分子溶液，其中，纳米粒子材料与纳米纤维材料的质量用量比为1～50∶100；
(2)制备纳米粒子：用注射器取上述纳米粒子材料高分子溶液，按照体积比为纳米粒子材料高分子溶液∶水＝1.5∶5～1∶6的比例，将纳米粒子材料高分子溶液注入在磁力搅拌下的水中，得到浓度为4～6mg/mL的纳米粒子粗品，其中，所述注射器的针头直径＜0.8mm，注射速率为5～10mL/min；
(3)纯化纳米粒子：将纳米粒子粗品在减压条件下搅拌1～5小时后置于截留分子量为10万的过滤柱中过滤10～30min，直至浓度变为原来的4～5倍，得到纯化纳米粒子；
(4)配制静电纺丝液：将上述纯化纳米粒子加入纳米纤维材料高分子溶液中并不断搅拌至混合溶液呈均一透明，得到静电纺丝液，其中，所述混合溶液的溶质中纳米纤维材料高分子的质量百分比为5～95％、纳米粒子胶体的质量百分比为1～50％；
(5)纺丝成膜：将上述静电纺丝液注入单针头静电纺丝装置中，在电压为15-25KV、溶液流量为10-30μL/min、接收距离为8-25cm的条件下进行静电纺丝，即得到嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜。
按照本发明制备的嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜具有纳米粒子以及封装纳米粒子的纳米纤维，结构新颖；所述纳米粒子以及纳米纤维均由生物可降解材料制成，均可被生物体降解，健康环保；所述纳米粒子里可以包埋药物，形成对药物的第一层封装，再利用纳米纤维对纳米粒子进行第二层封装，从而保证药物在纳米材料内的稳定性，有效解决纳米粒子装载药物时所存在的突释问题，适合医学、药学、生物学以及其他释放领域使用。
具体实施方式
以下描述本发明的优选实施方式，但并非用以限定本发明。
实施例1：
按照如下方法制备嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜：
(1)配制高分子溶液：将5g分子量为100万的聚环氧乙烷(PEO)溶解于丙酮中，配制成质量百分浓度为5％的纳米纤维材料高分子溶液；将2.5g分子量为10万、链段比为乳酸∶乙醇酸＝75∶25的聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)溶解于丙酮中，配制成质量百分浓度为25％的纳米粒子材料高分子溶液；
(2)制备纳米粒子：用注射器取上述纳米粒子材料高分子溶液，按照体积比为纳米粒子材料高分子溶液∶水＝1∶5的比例，将纳米粒子材料高分子溶液注入在磁力搅拌下的水中，得到浓度为5mg/mL的纳米粒子粗品，其中，所述注射器的针头直径为0.6mm，注射速率为8mL/min；
(3)纯化纳米粒子：将纳米粒子粗品在减压条件下搅拌3小时后置于截留分子量为10万的过滤柱中过滤15min，直至浓度变为原来的4.5倍，得到纯化纳米粒子；
(4)配制静电纺丝液：将上述纯化纳米粒子加入纳米纤维材料高分子溶液中并不断搅拌至混合溶液呈均一透明，得到静电纺丝液，其中，所述混合溶液的溶质中纳米纤维材料高分子的质量百分比为5％、纳米粒子胶体的质量百分比为20％；
(5)纺丝成膜：将上述静电纺丝液注入单针头静电纺丝装置中，在电压为20KV、溶液流量为15μL/min、接收距离为15cm的条件下进行静电纺丝，即得到嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜，其中，纳米纤维的直径为400～800nm。
实践证明，本发明的静电纺丝纤维膜具有新颖的嵌套纳米结构，可有效对纳米粒子里包埋的药品进行保护，从而解决了纳米粒子装载药物时所存在的突释问题，且对生物体无毒副作用、可生物降解，健康环保；另外，制备工艺简单，易于操作，从而有效控制了生产成本。

Claims (2)

1.一种制备嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜的方法，其特征在于，所述嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜包括纳米纤维以及封装其内的纳米粒子，其中，所述纳米纤维以及纳米粒子均为生物可降解材料，所述纳米粒子为分子量为5～100万的聚乳酸-乙醇酸共聚物材料，其中，链段比为乳酸∶乙醇酸＝40∶60～90∶10，所述纳米纤维的直径为400～800nm；
所述方法包括如下步骤：
(1)配制高分子溶液：将纳米纤维材料和纳米粒子材料分别溶于有机溶剂中，配制成质量百分浓度为5～30％的纳米纤维材料高分子溶液和纳米粒子材料高分子溶液，其中，纳米粒子材料与纳米纤维材料的质量用量比为1～50∶100；
(2)制备纳米粒子：用注射器取所述纳米粒子材料高分子溶液，按照体积比为纳米粒子材料高分子溶液∶水＝1.5∶5～1∶6的比例，将纳米粒子材料高分子溶液注入在磁力搅拌下的水中，得到浓度为4～6mg/mL的纳米粒子粗品，其中，所述注射器的针头直径<0.8mm，注射速率为5～10mL/min；
(3)纯化纳米粒子：将纳米粒子粗品在减压条件下搅拌1～5小时后置于截留分子量为10万的过滤柱中过滤10～30min，直至浓度变为原来的4～5倍，得到纯化纳米粒子；
(4)配制静电纺丝液：将所述纯化纳米粒子加入纳米纤维材料高分子溶液中并不断搅拌至混合溶液呈均一透明，得到静电纺丝液，其中，所述混合溶液的溶质中纳米纤维材料高分子的质量百分比为5～95％、纳米粒子胶体的质量百分比为1～50％；
(5)纺丝成膜：将所述静电纺丝液注入单针头静电纺丝装置中，在电压为15-25KV、溶液流量为10-30μL/min、接收距离为8-25cm的条件下进行静电纺丝，即得到嵌套纳米结构静电纺丝纤维膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米纤维选自重均分子量为10～150万的聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯乙酸酯、聚乳酸、聚己内酯材料中的一种。
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