CN103611182B - 一种医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：将高分子聚合物混合溶解于溶剂中，得到壳层溶液；选取功能性高聚物和药物中的至少一种，在无菌的条件下溶解于溶剂中，得到核层溶液；同轴静电纺丝，置于真空干燥箱中进行真空干燥以去除残留溶剂，得到医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料。本发明的医用敷料用超细纤维膜纤维具有良好的吸水性、保湿性和透气性，能为伤口愈合提供湿润的微环境，孔径分布均匀，能起到细菌阻隔作用；核层高聚物或药物可以通过溶蚀或扩散机理达到零级释放，减少了环境对药效的影响，以及药物对人体不必要的伤害。

Description

一种医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种以同轴静电纺丝技术制备核-壳结构超细纤维作为医用敷料载体材料的方法。

背景技术

静电纺丝制得的超细纤维膜具有纤维直径细、比表面积大、孔隙率高等特点，该结构特征用作载体材料显示出独特的性能，在药物控释、创伤修复方面具有很好的应用前景。如Smith和Reneker等将PEO静电纺超细纤维直接喷涂在皮肤表面的受伤部位，形成纤维膜敷料，促进皮肤生长。左芳芳成功制备具有优良生物相容性能和力学性能的壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维医用敷料；公开号CN101158062A的专利中公开了利用聚乙二醇与海藻酸钠共混得到海藻酸钠纳米纤维。然而，利用普通静电纺丝共混制备时，成纤性较差的难纺高聚物，如壳聚糖、海藻酸钠等共混含量较低；载入药物后容易发生突释现象，且药物容易受外界环境影响而破坏药效。如壳聚糖/聚乙烯醇(JiaYT等)、壳聚糖/聚氧乙烯(Duan B等)、壳聚糖/丝素(Park W H等)等制备壳聚糖基纳米纤维的过程中，壳聚糖的含量大都小于45％；张春雪制备的聚乙烯醇超细纤维膜在负载药物的研究中，超细纤维膜放在生理盐水中2h后，负载的牛血清蛋白全部释放出来，达不到持久释放的目的。

同轴静电纺与传统静电纺的原理相同，区别在于同轴静电纺对喷头进行了改进，由原来的单喷头变成了复合喷头，如图1和图2所示。同轴静电纺丝技术制备的超细纤维不仅具有普通静电纺丝的优点，而且解决了聚合物不易纺的难题，还可以保存不稳定的药物，缓解药物在释放初期的突释现象，使得药物能够持续释放。Huang等以PCL的三氯甲烷/乙醇溶液为壳层溶液，以小分子药物庆大霉素的水溶液和白葫芦醇的乙醇溶液为核层溶液，制备核-壳超细纤维膜，有效的消除药物突释现象，使药物接近零级释放；王兢等制备PLGA载药纳米纤维在药物释放过程中，与单纺的纳米纤维相比，同轴结构的纳米纤维缓解了药物前期的突释现象。目前公开专利中同轴电纺纳米/超细纤维多用在组织工程中，很少用于医用敷料，如公开号CN101078134A的专利中公开了一种天然材料/聚合物材料同轴静电纺纳米纤维用于新型组织工程支架；公开号CN101509153A的专利中公开了以同轴静电纺丝技术制备核-壳结构药物纳米纤维可以同时负载两种或两种以上药物进行释放，解决单调释放行为的同时，满足了组织再生或伤口愈合的需求。

本发明利用同轴静电纺丝技术制备的核-壳结构超细纤维膜用作医用敷料载体材料，即具有纤维结构细、比表面积大、孔隙率适当、孔径分布均匀的特点；又可以有效地在壳层包覆药物及其他不易纺功能性高聚物，避免了环境对药物和高聚物的影响，解决了载药医用敷料使用初期药物释放速率高的问题；同时所选用的高聚物能够有效的吸收组织渗出液，保持创面湿润，避免创口粘连及细菌感染，促进创面愈合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，该制备方法易于操作，材料易得，溶剂无毒或低毒，处理和使用安全；该结构超细纤维不仅能够解决成纤性较差高聚物不易纺的难题，而且能够负载药物，起到药物缓释的效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步：壳层溶液的制备：将高分子聚合物混合溶解于溶剂中，在磁力搅拌器搅拌作用下至完全溶解，得到质量分数为8-12％的壳层溶液；

第二步：核层溶液的制备：选取功能性高聚物和药物中的至少一种，在无菌的条件下溶解于溶剂中，得到质量分数为0.1-30％的核层溶液；

第三步：在纺丝电压6-30kv，接收距离10-25cm，壳层溶液给进速度0.06-1.5mL/h，核层溶液给进速度0.01-0.1mL/h，内喷丝头的直径为0.1-1.0mm，外喷丝头的直径为1.0-2.0mm，温度25-50℃，相对湿度10-55％的条件下，进行同轴静电纺丝，得到核-壳结构复合超细纤维膜，置于真空干燥箱中进行真空干燥以去除残留溶剂，得到医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料。

所述第一步中的高分子聚合物优选为聚乙烯醇、聚氨酯、聚己内酯、聚环氧乙烷和壳聚糖中的至少一种。

所述第一步中的溶剂为无毒或低毒溶剂，优选为超纯水、乙酸和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

所述第二步中的高分子聚合物优选为壳聚糖、海藻酸钠、明胶和透明质酸中的至少一种。

所述第二步中的药物优选为盐酸环丙沙星、盐酸四环素、阿莫西林、纳米银、磺胺嘧啶银或云南白药。

所述第二步中的溶剂优选为超纯水或乙酸。

所述第三步中，在将核-壳结构复合超细纤维膜置于真空干燥箱中进行真空干燥之前，优选先对其进行交联处理。

更优选地，所述的交联处理为热交联处理、射线辐照交联处理或戊二醛蒸气交联处理。

优选地，所述第三步得到的核-壳结构复合超细纤维膜中核-壳结构复合超细纤维的直径为100-400nm，孔隙率为35～95％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明操作方法简单、参数可控、材料易得，溶剂无毒或低毒，处理和使用安全；

2.本发明采用同轴静电纺丝技术，选取壳层与核层的不同高聚物和药物成分，可以通过调节纺丝工艺参数，实现多种功能性超细纤维载体材料的制备；

3.本发明制备的适用于医用敷料的超细纤维膜载体材料，纤维直径100-400nm，孔隙率35-95％。该膜的壳层材料为具有生物相容性好、力学性能好的高聚物，核层材料为具有良好抗菌性、止血性、促愈创的高聚物或药物。核壳结构超细纤维膜具有良好的吸水性(吸水率为自重的10-20倍)、保湿性和透气性，能为伤口愈合提供湿润的微环境，孔径分布与设计起到细菌阻隔作用，核层高聚物或药物可以通过溶蚀或扩散机理进行零级释放，1天后药物累积释放率为4-10％，3天后药物累积释放率为5-15％，7天后药物累积释放率为8-25％。核-壳结构纤维减少了环境对药效的影响，以及药物对人体不必要的伤害，对于轻度和重度炎症伤口都能起到加速伤口愈合的作用。

附图说明

图1是核壳结构静电纺丝装置示意图；

图2是实施例1中得到的核壳结构载药超细纤维放大50000倍的透射电镜照片；

图3是实施例1中得到的核壳结构载药超细纤维膜放大5000倍的扫描电镜照片；

图4是实施例2中得到的核壳结构无载药超细纤维放大50000倍的透射电镜照片；

图5是实施例2中得到的核壳结构无载药超细纤维膜放大5000倍的扫描电镜照片。

图1中，1为注射泵，2为核层溶液，3为壳层溶液，4为纳米纤维，5为接收装置。

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

(1)用电子天平秤取1g聚乙烯醇(聚合度为1700，醇解度为88％)溶解于9g超纯水中，制备质量分数为10％的溶液，80℃的水浴中在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解得到壳层溶液；

(2)用电子天平分别秤取0.4g壳聚糖(相对分子量80万，脱乙酰度为95％)、0.04g盐酸环丙沙星，并在无菌条件下同时将其溶解于9.6g2％的乙酸溶液中，在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解得到核层溶液；

(3)采用如图1所示的静电纺丝装置进行同轴静电纺丝，设定核层溶液的给进速度为0.06mL/h，内喷丝头直径0.5mm，壳层溶液的给进速度为0.6mL/h，外喷丝头直径为1.26mm；纺丝电压14kv，接受距离20cm，相对湿度30％，纺丝温度20℃，进行同轴纺丝，得到核-壳结构复合超细纤维膜，将制得的纤维膜置于盛有25％戊二醛水溶液的干燥器中，进行交联24小时后置于真空干燥箱中进行干燥以去除残留溶剂和交联剂戊二醛，得到医用敷料核-壳超细纤维载体材料，纤维直径为100-300nm，孔隙率为55％。

该实施例的医用敷料核-壳超细纤维载体材料：聚乙烯醇具有良好的生物相容性、亲水性、成纤性和力学性能；壳聚糖具有良好的生物相容性、止血、愈创、光谱抗菌性和生物可降解性；盐酸环丙沙星为广谱抗菌药物。本实施例所制备的核-壳结构超细纤维膜粗细均匀、孔径分布均匀，可以解决药物释放初期的突释现象，纤维膜1天后药物累积释放率为5.5％，并具有良好的柔韧性和透气透湿性。

实施例2

(1)用电子天平秤取1g聚乙烯醇(聚合度为1700，醇解度为88％)溶解于9g超纯水中，制备出质量分数为10％的溶液，80℃左右的水浴中在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解得到壳层溶液；

(2)用电子天平秤取0.1g海藻酸钠溶解于9.9g超纯水中，得到质量分数为1％的海藻酸钠溶液，常温下在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解得到核层溶液；

(3)采用如图1所示的静电纺丝装置进行同轴静电纺丝，设定核层溶液的给进速度为0.07mL/h，内喷丝头直径0.5mm，壳层溶液的给进速度为0.7mL/h，外喷丝头直径为1.26mm；施加电压18kv，接受距离20cm，相对湿度为25％，纺丝温度45℃，进行同轴纺丝，得到核-壳结构复合超细纤维膜，将制得的纤维膜置于310-380nm的紫外灯下照射还原4h，进行紫外交联处理，然后置于真空干燥箱中进行真空干燥以去除残留溶剂，得到医用敷料核-壳超细纤维载体材料，纤维直径为100-350nm，孔隙率为62％。

该实施例所采用材料：聚乙烯醇具有良好的生物相容性、亲水性、成纤性和力学性能；海藻酸钠作为可降解生物高分子材料具有良好的生物相容性、无毒性和止血性。本实施例所制备的核-壳结构超细纤维，弥补了海藻酸钠不易纺的缺点，制备出的超细纤维膜不仅具有大的比表面积、高的孔隙率、良好的纤维形貌和均匀的孔径分布，而且利用海藻酸钠本身所固有的止血性、吸湿性和防粘连性，以期达到较好的愈创效果。

实施例3

(1)用电子天平秤取0.36g壳聚糖(相对分子量80万，脱乙酰度为95％)、0.04g环氧乙烯(相对分子量为900KDa)溶解于9.6g90％的乙酸溶液中，得到质量分数为4％的溶液，常温下在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解得到壳层溶液：

(2)用电子天平秤取0.1g海藻酸钠溶解于9.9g超纯水中，常温下在磁力搅拌器作用下搅拌至完全溶解得到核层溶液；

(3)采用如图1所示的静电纺丝装置进行同轴静电纺丝，设定核层溶液的给进速度为0.07mL/h，内喷丝头直径0.5mm，壳层溶液的给进速度为0.7mL/h，外喷丝头直径为1.26mm；施加电压16kv，接受距离20cm，相对湿度为35％，纺丝温度为30℃，进行同轴纺丝，得到核-壳结构复合超细纤维膜，将制得的钎维膜置于盛有25％戊二醛水溶液的干燥器中，进行交联24h后置于真空干燥箱中进行干燥以去除残留溶剂和交联剂戊二醛，得到医用敷料核-壳超细纤维载体材料，纤维直径为200-400nm，孔隙率为50％。

该实例所采用材料：壳聚糖具有良好的生物相容性、止血、愈创、广谱抗菌性和生物可降解性；海藻酸钠作为可降解生物高分子材料具有良好的生物相容性、无毒性和止血性。本实施例所制备的核-壳结构超细纤维膜，不仅弥补了海藻酸钠不易纺的缺点，而且结合了壳聚糖和海藻酸钠两者的优良生物性能，能够快速吸收组织渗出液，吸收率可达自重10-20倍，有效地促进伤口愈合。

Claims (6)

1.一种医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步：壳层溶液的制备：将高分子聚合物混合溶解于溶剂中，在磁力搅拌器搅拌作用下至完全溶解，得到质量分数为8-12%的壳层溶液；所述的高分子聚合物为聚乙烯醇、聚氨酯、聚己内酯、聚环氧乙烷和壳聚糖中的至少一种；

    第二步：核层溶液的制备：选取功能性高聚物和药物中的至少一种，在无菌的条件下溶解于溶剂中，得到质量分数为0.1-30%的核层溶液；所述的功能性高聚物为壳聚糖、海藻酸钠、明胶和透明质酸中的至少一种；所述的药物为盐酸环丙沙星、盐酸四环素、阿莫西林、纳米银、磺胺嘧啶银或云南白药；

    第三步：在纺丝电压6-30kv，接收距离10-25cm，壳层溶液给进速度0.06-1.5mL/h，核层溶液给进速度0.01-0.1mL/h，内喷丝头的直径为0.1-1.0mm，外喷丝头的直径为1.0-2.0mm，温度25-50℃，相对湿度10-55%的条件下，进行同轴静电纺丝，得到核-壳结构复合超细纤维膜，置于真空干燥箱中进行真空干燥以去除残留溶剂，得到医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料。

2.如权利要求1所述的医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，所述第一步中的溶剂为超纯水、乙酸和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

3.如权利要求1所述的医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，所述第二步中的溶剂为超纯水或乙酸。

4.如权利要求1所述的医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，所述第三步中，在将核-壳结构复合超细纤维膜置于真空干燥箱中进行真空干燥之前，先对其进行交联处理。

5.如权利要求4所述的医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，所述的交联处理为热交联处理、射线辐照交联处理或戊二醛蒸汽交联处理。

6.如权利要求1所述的医用敷料用核-壳结构超细纤维载体材料的制备方法，其特征在于，所述第三步得到的核-壳结构复合超细纤维膜中核-壳结构复合超细纤维的直径为100-400nm，孔隙率为35～95%。