CN102587036A

CN102587036A - 一种用于细胞培养的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的制备方法

Info

Publication number: CN102587036A
Application number: CN2012100846177A
Authority: CN
Inventors: 张梅; 孙大辉; 刘永佳; 张雁; 蔡红莉
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种可用细胞培养的纳米纤维膜的制备方法。玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜是一种细胞培养载体材料，该材料包括生物可降解天然高分子玉米醇溶蛋白，生物相容高分子聚合物聚乙烯醇。玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米带状纤维，纳米纤维的横向尺寸为625-3920纳米，纳米纤维无规堆积成纳米纤维膜。玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜是经静电纺丝加工制得，制备方法简单有效、制备装置简单、稳定性好，可通过静电纺丝工艺条件的变化，调节纳米纤维的直径、膜材料的孔隙率等指标。实验证实了玉米醇溶蛋白纳米纤维膜材料与普通PC板相比有助于小鼠胚胎干细胞的增殖，培养五天干细胞克隆直径达100μm。且纤维膜经120℃蒸压30分钟后可回收再使用。

Description

一种用于细胞培养的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的制备方法

技术领域

本发明是关于一种可用于细胞培养的纳米纤维膜的制备方法，这种生物可降解纳米纤维可以用做细胞培养的支持材料，属于细胞培养载体材料的技术领域。

背景技术

在组织工程中细胞载体材料起到细胞外基质的作用，是对细胞外基质的结构和功能的仿生。静电纺丝制备的纳米纤维支架与细胞外基质在形态结构上的相似性，为其在组织工程中的应用研究提供了源动力。纳米纤维载体材料具有高的表面积和孔隙率，有利于细胞粘附和进入膜材料。

玉米醇溶蛋白是玉米蛋白粉中的主要蛋白质，具有很好的生物相容性、生物降解性、成膜性等特性。玉米醇溶蛋白作为一类生物可降解高分子材料，应用领域非常广泛，尤其在医疗卫生领域。细胞载体材料是细胞、组织培养的关键材料，蛋白质或含蛋白质共混物是常用的细胞载体材料。细胞能很好地在玉米醇溶蛋白细胞载体材料上黏附和增殖，故这种材料有很大的发展前景。

静电纺丝是制备超细纤维和纳米纤维的重要方法，用静电纺丝法制得的纤维直径一般在几十纳米至几微米之间。由于静电纺纤维膜内部相互连接，具有三维的多孔结构和巨大的表面面积，用此方法制备的纤维膜能够很好地应用在细胞载体材料等生物医学领域。由静电纺制备的玉米醇溶蛋白纤维膜，由于其优良的生物性能，是细胞载体材料、组织工程支架、药物控制释放等的优良材料。但是其存在着力学性能较差等缺点，需要改进。

由于通过化学改性后残留的化学试剂很难全部去除，残留的毒性影响了玉米醇溶蛋白纤维的生物相容性。因此，寻求既能改善纤维的力学性能，又能制得无毒、可降解的静电纺玉米醇溶蛋白纤维膜是研究的目标。为了扩大玉米醇溶蛋白纤维膜的使用范围和效果，有必要改进其力学强度，用一种简单、易行的加工工艺，制成玉米醇溶纳米纤维膜材料。

发明内容

技术问题：本发明旨在提供一种用于细胞培养的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的制备方法，该制备方法简单有效、制备装置简单、稳定性好、耐高温高压灭菌处理、可重复使用、无毒无害。

技术方案：在本发明中，我们提出采用添加聚乙烯醇对玉米醇溶蛋白膜进行力学改性，并提供了该材料的制备方法。

本发明的用于细胞培养的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的制备，玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维是带状纤维，纳米纤维的横向尺寸为625纳米-3.92微米，纳米纤维无规堆积成纳米纤维膜，其具体制备步骤如下：

(1)配置乙醇和水的混合纺丝溶剂。

(2)将玉米醇溶蛋白溶于溶剂中，得到电纺溶液，然后添加聚乙烯醇到溶液中，80℃下磁力搅拌12h，得到纺丝混合溶液。

(3)安装收集装置，由于单纯用铝箔接收的纤维膜在取下的过程中不易保持完整，会有部分残留于铝箔之上。故改进收集装置，使其更易得到完整的纳米纤维膜。

(4)玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇混合纺丝溶液倒入针管中。管外和收集装置分别接直流高压电源的正、负极，设置一定的挤出速度，纺丝的电压及纺丝喷头至接收器的距离，进行纺丝。

(5)样品自接收板取下后，置于真空干燥箱中。

有益效果：

本发明所制的玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜的力学强度有了显著提高，能满足作为胚胎干细胞培养载体材料的应用需求。

(1)本发明提供的玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜是可生物降解天然高分子醇溶性玉米蛋白纳米纤维膜材料，无毒无害。

(2)本发明提供的玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜是经静电纺丝加工制得，制备方法简单有效、制备装置简单、稳定性好，可通过静电纺丝工艺条件的变化，调节纳米纤维的直径、膜材料的孔隙率等指标。

(3)本发明提供的玉米醇溶蛋白纳米纤维膜材料实验证实了有助于小鼠胚胎干细胞的增殖，培养五天干细胞克隆直径达100μm。且纤维膜经120℃蒸压30分钟后可回收再使用。与普通PC板上培养相比，胚胎干细胞更易在纳米纤维膜上附着。

附图说明

图1.玉米蛋白纳米纤维膜扫描电镜照片。

图2.玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜扫描电镜照片。

图3.小鼠胚胎干细胞在纳米纤维膜上培养的特征分析。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明：

实施例1

将1.5-4.0克玉米醇溶蛋白溶于10ml乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为80∶20，70∶30，60∶40配成15％-40％(w/v)的高分子溶液，然后加入塑料注射器中，注射器接高压正电场，喷射头与接收物间距离控制在15cm～25cm，溶液流速0.5mL/h～2mL/h，电压为10kV～18kV，进行电纺，得到带状结构纳米纤维，纳米纤维无规堆砌为玉米醇溶蛋白纳米纤维膜。

实施例2

将玉米醇溶蛋白溶于10ml乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为70∶30，再加入聚乙烯醇，玉米醇溶蛋白和聚乙烯醇的质量比为5∶1，4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，80℃下磁力搅拌12h，配成质量浓度为15％的高分子溶液，然后加入塑料注射器中，注射器接高压正电场，喷射头与接收物间距离控制15cm～25cm，溶液流速0.5mL/h～2mL/h，电压为0kV～18kV，进行电纺，得到力学性能大幅提升的纳米纤维膜。

Claims

1.一种功能纤维材料由玉米醇溶蛋白和聚乙烯醇经由静电纺丝过程制得，纳米纤维的横向尺寸为625～3920纳米，纳米纤维无规堆积成纳米纤维膜。其制备方法特征在于以下步骤：

1)配置乙醇和水的混合纺丝溶剂。

2)将玉米醇溶蛋白溶于溶剂中，得到电纺丝溶液，然后添加聚乙烯醇到溶液中，80℃下磁力搅拌12h，得到纺丝混合溶液。

3)安装收集装置，由于单纯用铝箔接收的纤维膜在取下的过程中不易保持完整，会有部分残留于铝箔之上。故改进收集装置，使其更易得到完整的纳米纤维膜。

4)玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇混合纺丝溶液倒入塑料针管中。塑料管外和收集装置分别接直流高压电源的正、负极，设置一定的挤出速度，纺丝的电压及纺丝喷头至接收器的距离，进行纺丝。

5)样品自接收板取下后，置于真空干燥箱中。

2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤1)所配置的纺丝溶剂乙醇和水的体积比为80∶20，70∶30，60∶40。

3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤2)所用的聚乙烯醇的分子量为Mw＝150000g/mol～350000g/mol，玉米醇溶蛋白与聚乙烯醇的质量比为5∶1，4∶1，3∶1，2∶1，1∶1。

4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤3)所用接收装置为在铝箔之上添加聚四氟乙烯板。

5.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤4)中的电纺丝条件为：挤出速度为0.5mL/h～2mL/h，电压为10kV～18kV，纺丝头至接收器的距离为15cm～25cm。

6.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤5)中的干燥条件为：室温真空干燥24h。

7.根据权利要求1所制得玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜，其应用在于作为细胞培养载体材料，可用于培养各种细胞，包括胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞等。