CN102251393B - 海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法。包括脂肪族聚酯的溶解制得脂肪族聚酯纺丝液；进行电纺得到脂肪族聚酯超细纤维膜；收集干燥；浸入稀释溶剂中浸泡；浸入海藻酸钠溶液中浸泡；浸入交联剂水溶液中低温浸泡；低温下浸泡在明胶溶液中等过程。本发明先通过物理手段将海藻酸钠固定在脂肪族聚酯电纺纤维表面，再通过化学交联将明胶与海藻酸钠共价键合，获得双层天然大分子涂层的脂肪族聚酯电纺纤维组织工程支架，既拥有脂肪族聚酯的力学性能，又具有天然大分子细胞亲和力。该方法简单方便，在组织工程中具有广泛应用前景。

Description

海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法
技术领域
本发明涉及的是一种静电纺丝超细纤维膜材料的表面改性方法。
背景技术
静电纺丝是制备超细纤维一种简单有效的方法，采用电纺制备的纤维尺寸均匀，连续完整，由纤维构成的聚集体比表面积大，孔隙小而贯通，孔隙率高，与生物体细胞外基质相似，因此对细胞的粘附、生长和增殖起到很好的促进作用。通过不同的收集方法可以得到不同结构的纤维聚集体，从而对细胞具有不同的生长导向作用，因此倍受组织工程领域的关注。
组织工程支架的材料组成是决定细胞和支架相互作用的关键因素之一，合成可降解聚合物的典型代表脂肪族聚酯，包括聚乳酸(PLA)，聚羟基乙酸(PGA)，聚乙丙交酯(PLGA)和聚己内酯(PCL)等，它们不但拥有良好的力学性能，而且拥有良好的生物相容性，是组织工程支架的常用材料。但脂肪族聚酯缺乏生物活性官能团或细胞识别因子，其组织相容性与天然大分子相比存在一定差距。
天然大分子是经化学或物理方法从植物或动物组织中提取出的，因其具有良好的生物活性，对生物体组织细胞黏附增殖起促进作用，细胞亲和性极好，受到的关注与日俱增。使用天然大分子对脂肪族聚酯进行表面改性，可以获得良好力学性能和良好细胞生物学反应的纤维支架，具有潜在的组织工程应用价值。
目前研究中对纤维所采用的表面改性主要有直接涂敷，等离子体改性，碱处理等。直接涂敷使界面易剥离，等离子体处理需要专用设备，而碱处理会使纤维表面水解而降低力学性能。因此既不破坏纤维表面，又能使天然大分子牢固固定在纤维表面的简便方法成为电纺纤维表面改性的关注焦点。
与本发明相关的公开报道包括：胶原改性PLGA电纺纤维的制备及其细胞相容性研究(临床口腔医学杂志，2007年6月第23卷第6期，323-325)；专利申请号为201010190239.1、名称为“一种聚氨酯纳米纤维固定化酶的制备方法”；申请号为200810239723.1、名称为“一种引发剂整合的复合静电纺丝的修饰方法”等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种获得双层天然大分子涂层的脂肪族聚酯电纺纤维组织工程支架既拥有脂肪族聚酯的力学性能，又具有天然大分子细胞亲和力；简单方便，在组织工程中具有广泛应用前景的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法。
本发明的目的是这样实现的：
(1)将脂肪族聚酯完全溶解于溶剂中，得到均匀透明的脂肪族聚酯纺丝液；
(2)吸取脂肪族聚酯纺丝液，调节电纺参数进行电纺，得到脂肪族聚酯超细纤维膜；
(3)收集脂肪族聚酯超细纤维膜，进行充分干燥；
(4)将脂肪族聚酯超细纤维膜剪成适当大小，浸入稀释溶剂中浸泡后取出并吸去表面液体；
(5)将脂肪族聚酯超细纤维膜浸入海藻酸钠溶液中浸泡，取出蒸馏水冲洗后吸去表面水分；
(6)吸干后的脂肪族聚酯超细纤维膜浸入交联剂水溶液中低温浸泡，取出用蒸馏水冲洗；
(7)将冲洗后的脂肪族聚酯超细纤维膜低温下浸泡在明胶溶液中，取出后用蒸馏水冲洗、干燥，得到海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维。
本发明还可以包括：
1、所述脂肪族聚酯为PLA、PLGA、PCL及其共聚物或共混物。
2、所述电纺参数为：纺丝液浓度5％w/v-15％w/v、电压8-10kV、纺丝液流速0.5-0.8mL/h、接收距离10cm。
3、所述收集脂肪族聚酯超细纤维膜，进行充分干燥的干燥方法为：室温真空干燥24h。
4、所述稀释溶剂为8％v/v-12％v/v的三氟乙醇水溶液，在稀释溶剂中的浸泡时间为5min-20min。
5、脂肪族聚酯超细纤维膜在海藻酸钠溶液中的浸泡时间为24h。
6、所述交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的重量比为1∶1的混合物，溶液浓度为10mg/mL，脂肪族聚酯超细纤维膜在交联剂中的浸泡时间为2h，温度为4摄氏度。
7、所述明胶溶液浓度10mg/mL-20mg/mL，脂肪族聚酯超细纤维膜在明胶溶液的浸泡时间为24h，温度4摄氏度，干燥方法为室温晾干后真空干燥24h。
本发明所解决的技术问题是提供一种海藻酸钠/明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的制备方法，该方法充分结合静电纺丝膜优势，采用脂肪族聚酯为纺丝材料，通过海藻酸钠表面截流，即通过稀释溶剂的溶胀作用使表面分子链间距拉大，再浸泡于海藻酸钠溶液中，使海藻酸钠分子扩散进入脂肪族聚酯分子链间，由于水不溶解脂肪族聚酯导致其分子链逐渐收缩，因此将海藻酸钠分子牢固夹在聚酯分子链之间。再利用交联剂使明胶大分子共价键合在海藻酸钠羧基基团上，使带有双层涂层的纤维亲水性和细胞亲和力大大增加。
本发明先通过物理手段将海藻酸钠固定在脂肪族聚酯电纺纤维表面，再通过化学交联将明胶与海藻酸钠共价键合，获得双层天然大分子涂层的脂肪族聚酯电纺纤维组织工程支架，既拥有脂肪族聚酯的力学性能，又具有天然大分子细胞亲和力。该方法简单方便，在组织工程中具有广泛应用前景。
附图说明
图1a与图1b分别为10％w/vPLGA电纺纤维表面改性前后的扫描电镜(SEM)照片，其中图1a为改性前，图1b为改性后；
图2为10％w/vPLGA电纺纤维表面改性前后的傅立叶变换红外光谱(FT-IR)图片，其中a为改性前，b为改性后；
图3a与图3b分别为10％w/vPLGA电纺纤维表面改性前后的亲水角照片，其中图3a为改性前，为116.59°±10.18°；图3b为改性后，62.18°±2.40°。
具体实施方式
下面举例对本发明作进一步阐述。
将PLGA溶解于六氟异丙醇中，获得浓度为10％w/v纺丝液。在电压8kV，溶液流速0.5mL/h，接收距离10cm条件下，使用接地金属板获得电纺PLGA纤维膜，真空干燥24h。将纤维膜裁剪成适当大小，浸入稀释溶剂10％v/v三氟乙醇水溶液中20min后取出并吸去表面液体，再将纤维膜浸入5mg/mL海藻酸钠水溶液中浸泡24h取出，蒸馏水冲洗后吸去表面水分，吸干后的纤维膜浸入10mg/M1EDC/NHS(1∶1)交联剂水溶液中4℃下浸泡2h，取出蒸馏水冲洗，将冲洗后的纤维膜4℃下浸泡10mg/mL明胶溶液中，24h后取出，蒸馏水冲洗后干燥，得到海藻酸钠/明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维。
上述实施方式中的PLGA也可以用PLA、PCL脂肪族聚酯代替。

Claims (8)

1.一种海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是：
(1)将脂肪族聚酯完全溶解于溶剂中，得到均匀透明的脂肪族聚酯纺丝液；
(2)吸取脂肪族聚酯纺丝液，调节电纺参数进行电纺，得到脂肪族聚酯超细纤维膜；
(3)收集脂肪族聚酯超细纤维膜，进行充分干燥；
(4)将脂肪族聚酯超细纤维膜剪成适当大小，浸入稀释溶剂中浸泡后取出并吸去表面液体；
(5)将脂肪族聚酯超细纤维膜浸入海藻酸钠溶液中浸泡，取出蒸馏水冲洗后吸去表面水分；
(6)吸干后的脂肪族聚酯超细纤维膜浸入交联剂水溶液中低温浸泡，取出用蒸馏水冲洗；
(7)将冲洗后的脂肪族聚酯超细纤维膜低温下浸泡在明胶溶液中，取出后用蒸馏水冲洗、干燥，得到海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维。
2.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是所述脂肪族聚酯为PLA、PLGA、PCL及其共聚物或共混物。
3.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是所述电纺参数为：纺丝液浓度5％w/v-15％w/v、电压8-10kV、纺丝液流速0.5-0.8mL/h、接收距离10cm。
4.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是所述收集脂肪族聚酯超细纤维膜，进行充分干燥的干燥方法为：室温真空干燥24h。
5.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是所述稀释溶剂为8％v/v-12％v/v的三氟乙醇水溶液，在稀释溶剂中的浸泡时间为5min-20min。
6.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是脂肪族聚酯超细纤维膜在海藻酸钠溶液中的浸泡时间为24h。
7.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是所述交联剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺的重量比为1∶1的混合物，溶液浓度为10mg/mL，脂肪族聚酯超细纤维膜在交联剂中的浸泡时间为2h，温度为4摄氏度。
8.根据权利要求1所述的海藻酸钠与明胶表面改性脂肪族聚酯电纺纤维的方法，其特征是所述明胶溶液浓度10mg/mL-20mg/mL，脂肪族聚酯超细纤维膜在明胶溶液的浸泡时间为24h，温度4摄氏度，干燥方法为室温晾干后真空干燥24h。
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