CN103911767A - 一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及静电纺丝技术领域，更具体地，涉及一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用所述设备制备静电纺丝纤维膜的方法。一种静电纺丝纤维膜的设备，还包括可喷出含有增强材料溶液或含有生长因子的溶液的喷嘴装置。本发明其结构简单，通过增设的喷嘴装置，使得静电纺和喷涂结合，可以制备得到具有高强度的纳米纤维膜，或者是用于制备具有更佳载药效果的纳米纤维膜。采用本发明所述生产设备生产纤维膜，可以克服现有的纳米纤维膜强度不高或加载的活性因子容易失活的问题，具有很好的应用前景。

Description

一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法

技术领域

本发明涉及的静电纺丝技术领域，更具体地，涉及一种静电纺丝纤维膜的生产设备及利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法。

背景技术

静电纺丝是一种利用带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形制备纳米到微米尺寸聚合物纤维的纺丝技术，相对于一般方法制备的聚合物纤维，静电纺制备的纤维具有直径小、孔隙度高、孔隙连通、比表面积大等优点，而且其设备易组装、操作方便。同时，静电纺纳米纤维支架可在形态和结构上模拟人体天然细胞外基质（ECM），有利于细胞的粘附和增殖，可为组织器官的再生创造有利的条件。正是由于上述的优点，使得静电纺丝纤维膜在仿生、组织工程等医疗领域有广阔的应用前景。但是，通过静电纺得到的纳米纤维膜力学性能较差，限制了其在肌腱、韧带、肌肉、疝气等需要较强力学支撑的组织再生领域的应用。

能够提高静电纺纤维膜强度的方法有很多种，他们都有各自的优点，也有其应用的局限。如对静电纺丝过程进行多方面的改进：a、设计不同的收集方法，如滚筒式、液体收集、平板收集、交换电极等；b、对纺丝过程进行改进，如使用附加电场、设计多头纺丝等；c、优化纺丝工艺，包括调节电压、接收距离、纺丝液浓度、纺丝液流速等。但上述的方法对提高纳米纤维膜的力学性能效果不明显。

另外还有物理热处理。如专利ZL 200710056878.7中提到，将PVDF溶解后进行电纺，得到超细纤维膜，并将两层或者多层的超细纤维膜在热合装置上连续热合处理，得到力学性能良好的PVDF纤维膜；另外还有将无机材料与聚合物溶解在同一溶剂中形成共混溶液，静电纺丝得到的纳米纤维膜后，进行高温煅烧，得到具有高强度的纳米纤维膜。虽然物理热处理的方式，能够极大的提高纳米纤维膜的力学性能，对基础的聚合物的耐热性要求较高，且经过热处理后的纳米纤维膜普遍偏硬，孔隙率及比表面积相应的会降低。也可采用物理共混如共纺、或者混纺，但是其纺丝条件比较苛刻，未能够适用所有的聚合物。而如果采取静电纺纳米纤维膜与其他膜直接复合的话，在受力情况下容易出现分层现象，如CN 101787651 A中所描述的。

而采取化学交联、固化的方式提高强度也是比较常见的。如CN101139746A中提供一种通过缩聚的方法得到高强度的纳米纤维膜，聚酰胺酸静电纺得到PAA无纺布，高温缩聚成聚酰亚胺纳米纤维膜。另外，可以采用直接将引发剂或交联剂和聚合物混合溶解进行电纺，或形成电纺纤维膜后浸渍含有引发剂或交联剂的溶液，然后交联、固化得到具有高强度的纳米纤维膜。一方面，化学改性的方面需要聚合物有相应的官能团，如酯基、羧基、羟基、氨基等，未能够针对所有的聚合物纳米纤维膜进行补强，另一方面交联、固化后的纳米纤维膜的孔隙率、比表面积相应的会降低，同时纳米纤维膜有变硬的可能性。

无论上述何种方法，都是采用原有的静电纺丝设备，在制备静电纺丝膜后增加后续的工艺步骤实现的，其操作复杂，工艺难以控制。设计一种可以简化操作，同时获得强度高的电纺纤维膜的生产设备，具有实际意义。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种静电纺丝纤维膜的生产设备，其结构简单，通过增设的喷嘴装置，使得静电纺和喷涂结合，将增强材料和/或活性因子分散在电纺膜纤维支架内部，得到具有高强度或含有高活性的活性因子的纳米纤维膜；进一步的，提供利用该设备制备静电纺丝纤维膜的方法，该方法可以将一些具有良好力学性能的材料与纳米纤维膜复合，为纳米纤维膜提供力学支撑，使得到具有高孔隙度、高比表面积的纳米纤维膜；同时具备较高的力学强度，能够广泛应用于疝气、肩袖、肌腱、韧带等损伤修复。同时，该方法还可以将一些含有活性因子的溶液与纳米纤维膜更好地结合，降低生长因子的失活风险。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种静电纺丝纤维膜的生产设备，包括电纺液供液装置、与电纺液供液装置连接的电纺液喷丝装置，电纺液喷丝装置设有喷丝针头；还包括接收装置和第一高压静电发生器、第二高压静电发生器，接收装置设有可转动接收喷丝针头喷出纤维的接收辊，第一高压静电发生器与喷丝针头电连接，第二高压静电发生器与接收辊电连接；

还包括喷嘴装置，所述的喷嘴装置设有喷涂喷嘴，喷涂喷嘴与喷丝针头成一定角度设置。

本方案中，喷嘴装置可以设置多个，因此喷涂喷嘴也可以为多个，这样可以便于丰富和调控喷涂组分的组成。

喷涂喷嘴与接收辊的距离为小于等于100mm，喷涂面积与溶液的特性、压力、距离、喷嘴的性状等密切相关，距离越短，喷涂面积越小，由于接收辊为弧面，接收面积不大，过大的距离不利于接收。所以需控制距离低于100mm。

优选地，喷涂喷嘴与接收辊的距离为2~100mm。

在第一高压静电发生器和第二高压静电发生器的作用下，由于喷丝针头带有高压，而接收辊带有接上极性相反的高压或接地，因此喷丝针头与接收辊间存在压差，液滴在针头处受到表面张力、重力和电场力的综合作用，在离开针头后，分裂成纤维，被接收辊接收。调节电压值改变静电纺丝喷丝针头与接收辊的电场分布，以达到调节产品性能的目的。而通过增设的喷嘴装置，使得静电纺和喷涂结合，将增强材料或活性因子通过喷涂工艺分散在电纺膜纤维支架内部，得到改性的纳米纤维膜。

进一步的，所述喷涂喷嘴与喷丝针头均设于接收辊圆周外侧，喷涂喷嘴与喷丝针头之间的夹角为90°～180°。

本设备是通过现有的静电纺丝设备改装而来，一般的静电纺丝设备其针头放置为正上方，改装后的设备，针头的位置可以绕接收辊轴旋转移动，它可以放置在接收装置的正上方，亦可以绕接收辊旋转任意角度，优选喷涂喷嘴与静电纺丝喷丝针头之间形成的角度为90~180度。

进一步的，所述的电纺液供液装置包括微量泵前管、注射器、注射泵，微量泵前管一端连接喷丝针头，另一端连接注射器，注射器连接注射泵。将连接好微量泵前管的注射器安装在注射泵上，而推进的速度由注射泵设定。启动注射泵，将料液从注射器中挤压入微量泵前管，通过微量泵前管到达喷丝针头，由于表面张力、电场力、重力等的作用，在针头处形成泰勒锥。

进一步的，所述的电纺液喷丝装置包括支架、用于带动支架往复运动的驱动装置，喷丝针头安装于支架上，支架与驱动装置连接。该电纺液喷丝装置可放置在接收装置的正上方，也可以放置在接收装置的两侧。且该喷丝装置能够绕接收装置旋转180度，即可以从接收装置的正上方旋转至两侧。

进一步的，所述的喷嘴装置还连接喷涂压力产生装置。所述的喷嘴装置还包括喷涂注射器、控制阀、第一软管、第二软管，喷涂喷嘴与控制阀连接，控制阀通过第一软管与喷涂注射器连接，喷涂注射器内具有装载喷涂液的空间，第二软管一端连接喷涂注射器，另一端连接喷涂压力产生装置。将含有增强材料或含活性因子的溶液装入可密闭的喷涂注射器中，用第一软管连接注射器与控制阀，控制阀上有流量调节装置，可以调节喷涂的流量。喷涂注射器另一端密封并与压力产生装置连接。压力产生装置利用柱塞泵、隔膜泵等给连接的喷涂注射器增加压力，以便溶液喷出时能够很好的雾化。

进一步的，所述的接收装置还包括转动电机，转动电机与接收辊连接。接收装置是由接收辊、支撑架、联轴器、以及转动电机构成。将接收辊通过轴承固定在支撑架上。连接联轴器并与转动电机连接固定，由电机带动转动。

一种静电纺丝纤维膜的制备方法，应用所述的生产设备，包括以下步骤：

S1. 制备电纺溶液：配制用于静电纺丝的溶液；

    S2. 将步骤S1的溶液装入注射器中；

S3. 制备喷涂液：所述喷涂液为含有增强材料的溶液/乳浊液或含有生长因子的溶液，将所述喷涂液转移至喷涂装置中；

    S4. 进行静电纺丝及喷涂操作，喷涂操作的启动为与静电纺丝同时启动或在静电纺丝启动后再启动，喷涂操作的终止为与静电纺丝同时终止或在静电纺丝终止前终止；

S5. 后处理：将步骤S4完成后得到的样品浸泡在合适的溶液中，除去残留溶剂后进行干燥；

S6. 裁剪、包装、灭菌。

具体地，步骤S1.根据不同的聚合物的特性粘度、分子量及分子量分布，配制适合静电纺丝的粘稠性溶液。

步骤S1中，聚合物在溶液中的质量浓度为5~25%。

步骤S2中，静电纺丝参数范围为：纺丝电压：10kv~30kv；纺丝液推进速度：2.5ml/h~10ml/h；接收距离：10cm~20cm；控制温度在20℃~35℃之间，湿度在35%~70%之间。

步骤S3根据材料的性能，溶解在合适的溶剂中形成溶液或加入分散剂使其分散均匀成乳浊液，或将所需的生长因子溶解在合适的溶剂中。步骤S3中，增强材料在溶液或乳浊液中的质量浓度为5~35%；生长因子在溶液的质量浓度为0.1~15%。

优选地，步骤S5中，先采用热处理方式对S4完成后得到的样品进行预处理，除去部分残留溶剂后，再浸泡至合适的溶液中。这样处理能更有效地去除残留溶剂，提高纤维膜的品质。

优选地，热处理的温度为35℃~100℃，热处理时间为1~5天；

步骤S5中，所述干燥温度为35℃~60℃，处理时间为1-3天。

利用本发明所述生产装置，将用于静电纺丝的聚合物溶解在合适的有机溶剂中，通过静电纺丝的方式，形成纳米纤维膜；同时，将具有高强度的材料溶解在合适的溶剂中，形成均一的溶液，或加入分散剂形成乳浊液，将含有增强材料的溶液装入喷涂注射器（已连接喷涂机）中，并密封好，利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵给装好溶液的喷涂注射器加压，然后经高压软管输送到喷涂喷嘴处，在喷涂喷嘴处瞬时雾化后喷向接收装置。由于接收辊在接收的过程中一直处于转动的状态，当转动到静电纺丝喷丝针头正前方时，会缠绕上纳米纤维丝；当转动至喷涂喷嘴正对时，雾化后的材料会堆积在纳米纤维丝上，就这样纳米纤维丝与补强材料交替堆积，形成具有较高强度的纳米纤维膜。

目前，已经有大量的研究表明，通过静电纺丝的方式，可以将生长因子加载在纳米支架上，但是由于大部分的聚合物在进行静电纺时，需要将其溶解在有机溶剂中，而往往有机溶剂会破坏生长因子的活性，这也给生长因子的加载带来了一定的困难和要求。利用本发明所述生产装置，将具有含有活性因子的溶液装入喷涂注射器（已连接喷涂机）中，并密封好，利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵给装好溶液的喷涂注射器加压，然后经高压软管输送到喷涂喷嘴处，在喷涂喷嘴处瞬时雾化后喷向接收装置。由于接收辊在接收的过程中一直处于转动的状态，当转动到静电纺丝喷丝针头正前方时，会缠绕上纳米纤维丝；当转动至喷涂喷嘴正对时，雾化后的材料会堆积在纳米纤维丝上，就这样纳米纤维丝与活性因子交替堆积，使活性因子与纳米纤维有效地结合在一起，由于在制备过程中，生长因子与聚合物是分开的，可以避免生长因子因为受到聚合物溶剂的影响导致失活的风险，并且该结合过程对生长因子溶液条件不会有苛刻的要求，几乎是所有生长因子均可加载。

作为一种优选方案，当需要制备含活性因子的纤维膜时，步骤S4.优选在静电纺丝的开启后及结束前，进行喷涂操作，这样可以确保活性因子完全被包裹在聚合物纳米纤维膜支架的内部。

本发明中，作为静电纺丝的聚合物材料包括：聚乳酸及其共聚物、聚已内酯及其共聚物、聚乙交酯及其共聚物、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚羟基丁酸戊酸酯、聚羟基丁酸己酸酯、聚磷酸酯、聚氨基甲酸酐、聚酯酰胺、聚乙烯醇、聚氧乙烷、聚对二恶酮、聚氨酯类、聚碳酸酯、胶原蛋白、明胶、壳聚糖、改性壳聚糖、淀粉、纤维素、改性纤维素、纤维蛋白、丝蛋白、弹力蛋白拟态的肽聚合物、海藻酸、硫酸软骨素，肝素，琼脂，葡聚糖、褐藻酸。

将上述聚合物材料溶于合适的溶剂中，形成电纺液，就可以通过静电纺丝技术得到纤维膜。这些溶剂可以为甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、六氟异丙醇、三氟乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、二噁烷、三氟乙烷、三氟乙酸、水或它们任意比例的混合物。

所述的增强材料可包括：碳纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯类纤维、聚乙烯醇纤维、聚邻苯二酰胺纤维、羊毛、尼龙、蚕丝、人造丝、聚对苯撑苯并双恶唑、聚苯硫醚纤维、玻璃纤维、聚酰胺类、聚亚酰胺类、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯。将上述增强材料溶解在合适的溶剂中，形成溶液，或加入分散剂，形成乳浊液。这些溶剂可以为甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、六氟异丙醇、三氟乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、甲醇、二噁烷、三氟乙烷、三氟乙酸、水或它们任意比例的混合物。所述的分散剂为：正磷酸钠、多偏磷酸钠、明胶、海藻胶、蛋白等天然高分子，甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等纤维素衍生物，部分醇解的聚乙烯醇，马来酸酐与苯乙烯或醋酸乙烯的共聚物的钠盐，聚丙烯酸盐等合成聚合物或共聚物。聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚异丁烯、聚酯、脂肪酸类等的一种或者几种混合物。

所述的生长因子可包括：

干细胞生长因子、血管内皮生长因子(VEGF)、血小板类生长因子（PDGF、ODGF）、表皮生长因子，EGF、转化生长因子，（TGFα和TGFβ）、成纤维细胞生长因子（αFGF、βFGF）、类胰岛素生长因子（IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ）、神经生长因子（NGF）、白细胞介素类生长因子（IL-1、IL-1、IL-3等）、红细胞生长素（EPO）、集落刺激因子（CSF）等中的一种或者几种。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

    本发明公开一种新的静电纺丝纤维膜生产装置，利用该装置的喷涂装置，可以更方便地制备改性的静电纺丝纤维膜；具体地，利用喷涂装置可以使增强材料与静电纺丝膜更好地结合，获得力学强度高的纳米纤维膜，利用喷涂装置可以使活性因子与基体纳米纤维膜分开配置，分开喷射，避免活性因子失活的风险；同时，由于喷涂工艺是在静电纺丝的过程中进行的，喷涂液与纳米纤维丝能紧密的结合，不会因为拉伸形变差异，而产生撕裂、分层等现象。

附图说明

图1是本发明的实施例1整体结构示意图。

图2是本发明的实施例2整体结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

 

实施例1

如图1所示，一种静电纺丝纤维膜的设备，包括电纺液供液装置1、与电纺液供液装置1连接的电纺液喷丝装置2，电纺液喷丝装置2设有喷丝针头21；还包括接收装置5和第一高压静电发生器6、第二高压静电发生器7，接收装置5设有可转动接收喷丝针头21喷出纤维的接收辊51，第一高压静电发生器6与喷丝针头21电连接，第二高压静电发生器7与接收辊51电连接；

其中，还包括可喷出含有增强材料的溶液或含有生长因子的溶液的喷嘴装置3。

本实施例中，在第一高压静电发生器6和第二高压静电发生器7的作用下，由于喷丝针头21带有高压，而接收辊51带相反极性的高压或接地，因此喷丝针头21与接收辊51间存在压差，液滴在针头处受到表面张力、重力和电场力的综合作用，在离开针头后，分裂成纤维，被接收辊51接收。调节电压值改变静电纺丝喷丝针头21与接收辊51的电场分布，以达到调节产品性能的目的。而通过增设的喷嘴装置3，使得静电纺和喷涂结合，得到改性的纳米纤维膜。

如图1中，喷嘴装置3设有喷涂喷嘴31，喷涂喷嘴31与喷丝针头21均设于接收辊51圆周外侧，喷涂喷嘴31与喷丝针头21之间的夹角为90°～180°。

本实施例中，如图1中，喷嘴装置3数量为一个，喷涂喷嘴31数量也为一个，但是，可以设置多个喷嘴装置3，便于丰富和调控喷涂组分的组成。

本实施例中，夹角为90°，本设备是通过静电纺丝设备改装而来，一般的静电纺丝设备其针头放置为正上方，改装后的设备，针头的位置是可以旋转移动的，它可以放置在接收装置5的正上方，亦可以绕接收辊51旋转90度，放置在接收辊的两侧，本实施例中，喷丝针头21置于接收装置5的正上方，接收辊51的右侧安装喷涂喷嘴31，静电纺丝针头与喷嘴均垂直于接收辊，且喷涂喷嘴31与静电纺丝喷丝针头21之间形成的角度为90度。

电纺液供液装置1包括微量泵前管11、注射器12、注射泵13，微量泵前管11一端连接喷丝针头21，另一端连接注射器12，注射器12连接注射泵13。将连接好微量泵前管11的注射器12安装在注射泵13上，而推进的速度由注射泵13设定。启动注射泵13，将料液从注射器12中挤压入微量泵前管11，通过微量泵前管11到达喷丝针头21，由于表面张力、电场力、重力等的作用，在针头处形成泰勒锥。

电纺液喷丝装置2包括支架22、用于带动支架往复运动的驱动装置23，喷丝针头21安装于支架上，支架22与驱动装置23连接。喷嘴装置3还包括喷涂注射器32、控制阀33、第一软管34、第二软管35，喷涂喷嘴31与控制阀33连接，控制阀33通过第一软管34与喷涂注射器32连接，喷涂注射器32内装有溶解有含有增强材料的溶液，第二软管35一端连接喷涂注射器32，另一端连接喷涂压力产生装置4。将含有补强材料的溶液/乳状液或生长因子的溶液装入可密闭的喷涂注射器32中，用第一软管34连接注射器32与控制阀33，控制阀33上有流量调节装置，可以调节喷涂的流量。喷涂注射器32另一端密封并与压力产生装置连接。压力产生装置利用柱塞泵、隔膜泵等常见加压设备给连接的喷涂注射器增加压力，以便溶液喷出时能够很好的雾化。

接收装置5还包括转动电机，转动电机与接收辊连接。接收装置5是由接收辊51、支撑架、联轴器、以及转动电机构成。将接收辊通过轴承固定在支撑架上。连接联轴器并与转动电机连接固定，由电机带动转动。

 

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：喷涂喷嘴31与喷丝针头21之间的夹角为180°。该电纺液喷丝装置2可放置在接收装置5的正上方，也可以放置在接收装置5的两侧。本实施例，电纺液喷丝装置2放置于接收装置5的左侧，该喷丝装置2能够绕接收装置5旋转90度，即可以从接收装置5的正上方旋转至左侧，成为如图2中的状态。

本实施例中，如图2中，喷嘴装置3数量为一个，喷涂喷嘴31数量也为一个，但是，可以设置多个喷嘴装置3，便于丰富和调控喷涂组分的组成。

本实施例的其余结构及工作原理与实施例1相同，在此不再叙述。

 

实施例3

采用实施例1的设备，其制备增强静电纺丝纤维膜的具体制备方法如下。

(1)   静电纺丝溶液的制备：将分子量为20万的聚乳酸搅拌溶解在三氟乙醇中，形成10%（质量体积比）的静电纺丝液。

(2)   将上述溶解完全的静电纺丝液，装入注射器中，并安装在实施例1中的静电纺丝装置中。

(3)   喷涂溶液的制备：将30k的聚乙烯吡咯烷酮搅拌溶解在水中，形成5%（质量体积比）的溶液，在搅拌溶解的同时，加入纤维直径为20~50微米，长径比为1000：1的聚丙烯纤维，该聚丙烯纤维的初始强度为250~300MPa。最终形成均一的混合溶液。

(4)   将上述的混合溶液装入喷涂注射器中，并安装在实施例1中的喷涂装置中。

(5)   静电纺丝参数：推进速度4ml/h；正高压：25kv，负高压：-3kv；接收距离为21cm。

喷涂参数：给液速度为1ml/h，喷涂距离为8cm。

(6)   开启静电纺丝装置和接收装置，加工4h后停止，形成单纯的聚乳酸纤维膜。

(7)   开启静电纺丝装置和接收装置，加工0.5h后，再开启喷涂装置。再加工3.5h后停止。形成复合PP纤维的聚乳酸纤维膜。

(8)   将（6）和（7）中得到的纤维膜，在45℃的鼓风干燥箱中处理2天。然后在50%的酒精溶液中浸泡12h，除去残留溶剂，最后在40℃的鼓风干燥箱中烘干一天。

(9)   将（8）得到的纤维膜裁剪成6cm*1cm的样条，并进行拉力测试。

纯聚乳酸纤维膜强度：4.0~6.0MPa

复合PP纤维的聚乳酸纤维膜强度：50~60MPa。

 

实施例4

采用实施例2的设备，其具体制备增强静电纺丝纤维膜的制备方法如下。静电纺丝溶液的制备：将分子量为40万的PLGA搅拌溶解在六氟异丙醇中，形成6%（质量体积比）的静电纺丝液。

（1）    将上述溶解完全的静电纺丝液，装入注射器中，并安装在实施例2中的静电纺丝装置中。

（2）    喷涂溶液的制备：将分子量为10万的聚醋酸乙烯酯和正磷酸钠搅拌溶解在水中，形成5%聚醋酸乙烯酯和1%的正磷酸钠（质量体积比）的溶液，最终形成均一的混合溶液。

（3）    将上述的混合溶液装入喷涂注射器中，并安装在实施例2中的喷涂装置中。

（4）    静电纺丝参数：推进速度3.5ml/h；正高压：28kv，负高压：0kv；接收距离为19cm。喷涂参数：

给液速度为0.8ml/h，喷涂距离为4cm。

（5）    开启静电纺丝装置和接收装置，加工6h后停止，形成单纯的PLGA纤维膜。

（6）    开启静电纺丝装置和接收装置，加工0.5h后，再开启喷涂装置。再加工5h后停止。形成复合PLGA纤维膜。

（7）    将（6）和（7）中得到的纤维膜，在40℃的鼓风干燥箱中处理4天。然后在95%的酒精溶液中浸泡8h，除去残留溶剂，最后在35℃的鼓风干燥箱中烘干两天。

（8）    将（8）得到的纤维膜裁剪成6cm*1cm的样条，并进行拉力测试。

纯PLGA纤维膜强度：3.5~5.0MPa

复合聚醋酸乙烯酯的PLGA纤维膜强度：15~20MPa。

 

实施例5

采用实施例1的设备，其具体制备含生长因子的静电纺丝纤维膜的制备方法如下。

（1）    静电纺丝溶液的制备：将分子量为20万的聚乳酸搅拌溶解在六氟异丙醇中，形成9%（质量体积比）的静电纺丝液。

（2）    将上述溶解完全的静电纺丝液，装入注射器中，并安装在实施例2中的静电纺丝装置中。

（3）    喷涂溶液的制备：将干细胞生长因子粉末混合明胶溶解在水中，干细胞生长因子粉末和明胶的比例为5:2，溶解后形成浓度为1.5%的干细胞生长因子溶液。

（4）    将上述的溶液装入喷涂注射器中，并安装在实施例2中的喷涂装置中。

（5）    静电纺丝参数：推进速度4ml/h；正高压：20kv，负高压：-2kv；接收距离为21cm。

喷涂参数：给液速度为1.5 ml/h，喷涂距离为2cm。

（6）    开启静电纺丝装置和接收装置，加工0.5h后，再开启喷涂装置。再加工5h后停止喷涂，0.5h后停止静电纺丝。形成含有活性干细胞生长因子的复合聚乳酸纤维膜。

（7）    在50%的酒精溶液中浸泡8h，除去残留溶剂，用注射用水冲洗，除去残留的酒精，最后放置在超净工作台中常温风干。

（8）    裁剪、包装、灭菌。

 

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种静电纺丝纤维膜的生产设备，包括电纺液供液装置（1）、与电纺液供液装置（1）连接的电纺液喷丝装置（2），电纺液喷丝装置（2）设有喷丝针头（21）；还包括接收装置（5）和第一高压静电发生器（6）、第二高压静电发生器（7），接收装置（5）设有可转动接收喷丝针头（21）喷出纤维的接收辊（51），第一高压静电发生器（6）与喷丝针头（21）电连接，第二高压静电发生器（7）与接收辊（51）电连接；

其特征在于，还包括喷嘴装置（3），所述的喷嘴装置（3）设有喷涂喷嘴（31），喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）成一定角度设置。

2.根据权利要求1所述静电纺丝纤维膜的生产设备，其特征在于：所述喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）均设于接收辊（51）圆周外侧，喷涂喷嘴（31）与喷丝针头（21）之间的夹角为90°～180°。

3.根据权利要求1所述静电纺丝纤维膜的生产设备，其特征在于：所述的电纺液供液装置（1）包括微量泵前管（11）、注射器（12）、注射泵（13），微量泵前管（11）一端连接喷丝针头（21），另一端连接注射器（12），注射器（12）连接注射泵（13）。

4.根据权利要求1所述静电纺丝纤维膜的生产设备，其特征在于：所述的电纺液喷丝装置（2）包括支架（22）、用于带动支架（22）往复运动的驱动装置（23），喷丝针头（21）安装于支架（22）上，支架（22）与驱动装置（23）连接。

5.根据权利要求2所述静电纺丝纤维膜的生产设备，其特征在于：所述的喷嘴装置（3）还连接喷涂压力产生装置（4）。

6.根据权利要求5所述静电纺丝纤维膜的生产设备，其特征在于：所述的喷嘴装置（3）还包括喷涂注射器（32）、控制阀（33）、第一软管（34）、第二软管（35），喷涂喷嘴（31）与控制阀（33）连接，控制阀（33）通过第一软管（34）与喷涂注射器（32）连接，喷涂注射器（32）具有装载喷涂液的空间，第二软管（35）一端连接喷涂注射器（32），另一端连接喷涂压力产生装置（4）。

7.根据权利要求1至6任一所述静电纺丝纤维膜的生产设备，其特征在于：所述的接收装置（5）还包括转动电机，转动电机与接收辊（51）连接；所述喷涂喷嘴（31）与接收辊（51）的距离为小于等于100mm。

8.一种静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于应用权利要求7所述的生产设备，包括以下步骤：

S1. 制备电纺溶液：配制用于静电纺丝的电纺溶液；

    S2. 将步骤S1的溶液装入静电纺丝注射器中；

S3. 制备喷涂液：所述喷涂液为含有增强材料的溶液/乳浊液或含有生长因子的溶液，将所述喷涂液转移至喷涂装置中；

S4. 进行静电纺丝及喷涂操作，喷涂操作的启动为与静电纺丝同时启动或在静电纺丝启动后再启动，喷涂操作的终止为与静电纺丝同时终止或在静电纺丝终止前终止；

S5. 后处理：将步骤S4完成后得到的样品浸泡在合适的溶液中，除去残留溶剂后进行干燥；

S6. 裁剪、包装、灭菌。

9.根据权利要求8所述的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于：

步骤S2中，静电纺丝参数范围为：纺丝电压：10kv~30kv；纺丝液推进速度：2.5ml/h~10ml/h；接收距离：10cm~20cm；控制温度在20℃~35℃之间，湿度在35%~70%之间；

所述的步骤S4中，喷涂参数为：喷涂液推进速度：0.1ml/h~5ml/h，喷涂距离为：10mm~80mm。

10.根据权利要求8所述的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤S5中，先采用热处理方式对S4完成后得到的样品进行预处理，除去部分残留溶剂后，再浸泡至合适的溶液中。