CN105107012A - 一种复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明公开了一种复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用。一种搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜通过以下方法制备：(1)制备包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球；(2)分别制备聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液、聚己内酯静电纺丝液、明胶静电纺丝液；(3)电纺丝法制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜即为所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜。本发明利用纳米纤维膜改善PU海绵的生物相容性，促进组织愈合，减少脏器磨损；再引入微球实现药物控释，可填补临床现有的VAC的诸多不足。

Description

一种复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于医疗器械领域，涉及一种复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用，尤其涉及一种搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用。
背景技术
二次世界大战至阿富汗与伊拉克局部战争中的战伤救治经验与教训表明，腹部战伤发生率始终无明显下降，而且始终是第三位致死性战伤。爆炸伤所致的腹部损伤可导致不同程度的腹壁毁损，腹腔脏器暴露、肠管脱出。失血性休克与创伤性休克复苏后合并的腹腔高压可导致腹部切口裂开，导致腹腔被动开放。为治疗休克合并的腹腔间隙综合征(ACS)常需采用主动的腹腔开放。无论是腹腔主动开放还是被动开放，均会成腹壁的相对缺损。
目前应用于腹部战创伤合并的腹壁毁损与缺损的材料均为临时关腹材料。这些临时关腹材料包括早期的碗、盆，后期的涤纶布、塑料袋，近来则采用聚丙烯网片、猪浆肌层网片、脱细胞基质的人皮或猪皮和封闭负压辅助闭合技术(VAC)。VAC可促进腹腔积液积聚和引流，避免腹腔感染，促进腹壁关闭。尤其是对合并腹腔高压的腹腔开放病人，VAC连接的负压还可降低腹内压，效果明显优于非VAC临时关腹材料。
VAC由材质为聚氨酯(PU)的海绵、吸盘、引流管接头、透明贴膜组成。VAC在使用过程种可能磨损腹腔脏器，美国FDA目前已明确指出VAC与脏器直接接触可能导致脏器磨损，造成肠空气瘘等，已被禁止用于与脏器直接接触，且腹腔开放创面，肠管易与腹壁粘连，无法早期关腹，延缓恢复时间。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，在原有VAC的基础上增加保护性的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜。
本发明的另一目的是提供该用于腹腔开放创面保护的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法。
本发明的又一目的是提供搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜的应用。
本发明的上述目的可通过以下技术方案实现：
一种搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球；
(2)分别制备聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液、聚己内酯静电纺丝液、明胶静电纺丝液；
(3)电纺丝法制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜即为所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜。
其中，所述的包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球制备方法优选如下步骤：将水溶性的碱性成纤维因子bFGF按90‐120ng/ml溶于生理盐水中作为内水相W1，聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA溶于二氯甲烷中作为油相O，油相中PLGA浓度为8‐12mg/mL，质量百分含量2％的聚乙烯醇PVA水溶液作为外水相W2，W1：O：W2的体积比为15∶2∶40‐60；将W1逐滴滴入O中，以高速匀浆机在30,000r/min下乳化1‐2min形成初乳W1/O，待初乳稳定后，将初乳液滴入外水相W2中，15,000r/min下搅拌3min形成复乳W1/O/W2；然后将复乳液倒入烧杯中，20‐28℃下磁力搅拌挥发3‐5h，过滤，3,500‐5,000r/min离心15‐20min，去离子水洗涤、过滤后再离心，如此反复操作3‐5遍，直至将多于的PVA清除，将样品‐20℃冷冻保存至少48h；冷冻干燥22‐26h得所述的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球。
所述的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液优选通过以下方法制备：把壳聚糖CS和聚乙二醇PEG质量比为2‐6：1的混合粉末溶于90％的冰醋酸水溶液中配制成总质量百分含量4％的溶液，然后加入聚己内酯PCL,磁力搅拌溶解,配制成CS与PCL质量比为1:1‐3的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液。
所述的壳聚糖CS的重均分子量为(3‐8)×105，脱己酰度为90％；聚己内酯PCL平均分子量为(5‐10)×104；聚乙二醇PEG的重均分子量为(0.8‐1.2)×104。
所述的聚己内酯静电纺丝液的制备方法优选为：将聚己内酯PCL溶解于二氯甲烷和二甲苯混合溶剂中，得到所述的聚己内酯静电纺丝液；其中聚己内酯PCL与二氯甲烷和二甲苯混合溶剂的质量体积比为1g:8～12ml；所述的二氯甲烷和二甲苯混合溶剂由二氯甲烷溶液和二甲苯溶液按6～9:1的体积比混合而成。
所述的明胶静电纺丝液的制备方法优选为：将0.60g明胶GE溶解于甲酸和乙酸乙酯混合溶液中，得到所述的明胶静电纺丝液；其中明胶与甲酸和乙酸乙酯混合溶液的质量体积比为1g：3～8ml，所述的甲酸和乙酸乙酯混合溶液由甲酸和乙酸乙酯按照1～3:1的体积比混合而成。所述的电纺丝法制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜的方法优选为：首先将配制好的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液注入注射器,注射器固定于静电纺丝装置的微量注射泵上,电源阳极输出端与针头相连,阴极输出端与金属接收板相接,混合溶液在静电力的作用下从针尖喷出,接收板表面形成PCL/CS纳米纤维膜；纺丝完毕后，将包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球溶入70％乙醇溶液中，使其中PLGA微球质量百分含量为4％‐10％，用微量滴管将微球溶液均匀涂抹在PCL/CS纳米纤维膜表面，再进行PCL/GE电纺，两根注射器分别抽取所述的聚己内酯静电纺丝液以及所述的明胶静电纺丝液，采用双喷头电纺技术在涂抹了PLGA微球的底层PCL/CS纳米纤维膜上静电纺PCL/GE混合纤维支架，从而制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜初品，将初品置于真空冷冻干燥机中冻干得PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜成品；静电纺丝条件优选:电压10‐20kV，推进速度3‐8mL/min，距离15‐20cm，温度<30℃，湿度<45％；其中聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液、PLGA微球乙醇溶液、聚己内酯静电纺丝液以及明胶静电纺丝液的体积比为3～5:1：1～3:1～3，优选4:1:2:2。
本发明所述的制备方法制备的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜。
本发明所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜在制备用于腹腔开放创面保护的VAC装置中的应用。
一种VAC装置，其特征在于包括本发明所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜、聚氨酯海绵、吸盘、引流管接头、透明密封贴膜。
有益效果：
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种复合静电纺丝纳米纤维膜，及由其设计的新型VAC，在海绵底部增加底层材料复合静电纺丝纳米纤维膜，改善PU海绵的生物相容性，克服磨损脏器的风险，促进创面修复，并起到防粘连的作用，再引入微球实现药物控释，可填补临床现有的VAC的诸多不足。
附图说明
图1VAC示意图
其中，1为腹腔，2为覆盖在腹腔开放创面上的本发明搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜，3为聚氨酯海绵，4为透明密封贴膜，5为负压吸盘。
图2搭载包埋bFGF的PLGA微球电镜及荧光显微图
(a)为微球电镜扫描图，(b)为微球荧光显微镜图。
图3搭载包埋bFGF的PLGA微球的静电纺丝纳米纤维膜电镜图。
(a)SEM扫描图横切。图示底层PCL-CS纳米纤维膜，上层PCL-gelatin纳米纤维膜，中间包裹包埋bFGF的PLGA微球。
(b)SEM扫描图纵切。图示底层PCL-CS纳米纤维膜，上层PCL-gelatin纳米纤维膜，中间包裹包埋bFGF的PLGA微球。
图4肠浆膜层磨损评估
a.正常肠浆膜层。b.单纯VAC吸引24h肠浆膜层。c.VAC联合复合补片负压吸引24h肠浆膜层。正常肠浆膜层细胞有序排列，VAC海绵接触吸引24h后，细胞严重水肿变形，肠浆膜层磨损重，而c中联合复合补片后，补片接触肠浆膜层表面，细胞基本保持原有形态，磨损轻。
具体实施方式
实施例1
(1)将水溶性的碱性成纤维因子bFGF按100ng/ml溶于生理盐水中作为内水相W1，聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA溶于二氯甲烷中作为油相O，油相中PLGA浓度为10mg/mL，质量百分含量2％的聚乙烯醇PVA水溶液作为外水相W2，W1：O：W2的体积比为15∶2∶50；将W1逐滴滴入O中，以高速匀浆机在30,000r/min下乳化2min形成初乳W1/O，待初乳稳定后，将初乳液滴入外水相W2中，15,000r/min下搅拌3min形成复乳W1/O/W2；然后将复乳液倒入烧杯中，28℃下磁力搅拌挥发3h，过滤，3,500‐5,000r/min离心20min，去离子水洗涤、过滤后再离心，如此反复操作3遍，直至将多于的PVA清除，将样品‐20℃冷冻保存至少48h；冷冻干燥24h得所述的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球(图2。
(2)静电纺丝液配制：
(a)PCL/CS静电纺丝液配制：把壳聚糖CS和聚乙二醇PEG量比为4：1的混合粉末溶于90％的冰醋酸水溶液中配制成CS和PEG总质量百分含量4％的溶液，然后加入聚己内酯PCL,磁力搅拌溶解,配制成CS与PCL质量比为1:3的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液；
(b)PCL静电纺丝液、GE静电纺丝液配制：将0.40gPCL溶解于3.5mL二氯甲烷和0.5mL二甲苯的混合溶剂中，得到PCL静电纺丝液；同时将0.60g明胶溶解于2mL甲酸和1mL乙酸乙酯中，得到GE静电纺丝液。
(3)电纺丝法制备搭载包埋bFGF的PLGA微球的双层静电纺丝纳米纤维膜：搭建好静电纺丝设备，首先将配制好的PCL/CS电纺丝溶液注入注射器,注射器固定于静电纺丝装置的微量注射泵上,电源阳极输出端与针头相连,阴极输出端与金属接收板相接,混合溶液在静电力的作用下从针尖喷出,接收板表面形成PCL/CS纳米纤维膜，纺丝完毕后，将PLGA微球溶入1ml70％乙醇中，质量百分含量为4％％，用微量滴管将微球溶液均匀涂抹在PCL/CS纳米纤维膜表面，再进行PCL/gelatin电纺，两根注射器分别抽取上述PCL以及GE溶液，采用双喷头电纺技术在涂抹了PLGA微球的底层PCL/CS纳米纤维膜上静电纺PCL/GE混合纤维支架，从而制备搭载含bFGF的PLGA微球的双层静电纺丝纳米纤维膜初品，将初品置于真空冷冻干燥机中冻干得搭载含bFGF的PLGA微球的双层静电纺丝纳米纤维膜成品；其中，静电纺丝条件优选:电压10‐20kV，推进速度3‐8mL/min，距离15‐20cm，温度<30℃，湿度<45％；其中聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液、PLGA微球乙醇溶液、聚己内酯静电纺丝液以及明胶静电纺丝液的体积比为4:1:2:2。
实施例2
3-6个月大体重25kg左右母猪，实验前12h禁食，不禁水，术前给药:肌注咪达唑仑0.5mg/kg、阿托品0.02mg/kg，试验台固定动物，并在耳缘静脉留置静脉置管针，随后静脉泵持续泵入丙泊酚3mg/kg，气管内插管后接呼吸机，呼吸机：潮气量8mL/kg，吸入氧浓度21％呼吸频率20/min，PEEP5cmH2O，右侧股动脉内置管，监测动脉压，取正中切口，长约15cm。行膀胱穿刺置管，监测腹内压及尿量。CLP构建腹腔脓毒症模型。右侧腹腔穿刺置管，构建气腹用。常规关腹，经右侧置管充气(氮气)，维持腹内压在20mmHg(持续6h)。6h后停止充气，取原切口再次入腹。盲肠穿孔处修补，腹腔彻底冲洗。对照组：常规关腹，24h后取材。实验组：腹腔开放，创面VAC引流。VAC吸引24h后取材，处死动物。结果见图4，正常肠浆膜层细胞有序排列，VAC海绵接触吸引24h后，细胞严重水肿变形，肠浆膜层磨损重，而c中联合复合补片后，补片接触肠浆膜层表面，细胞基本保持原有形态，磨损轻。

Claims (10)

1.一种搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)制备包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球；
(2)分别制备聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液、聚己内酯静电纺丝液、明胶静电纺丝液；
(3)电纺丝法制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜即为所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球制备方法如下：
将水溶性的碱性成纤维因子bFGF按90‐120ng/ml溶于生理盐水中作为内水相W1，聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA溶于二氯甲烷中作为油相O，油相中PLGA浓度为8‐12mg/mL，质量百分含量2％的聚乙烯醇PVA水溶液作为外水相W2，W1：O：W2的体积比为15∶2∶40‐60；将W1逐滴滴入O中，以高速匀浆机在30,000r/min下乳化1‐2min形成初乳W1/O，待初乳稳定后，将初乳液滴入外水相W2中，15,000r/min下搅拌3min形成复乳W1/O/W2；然后将复乳液倒入烧杯中，20‐28℃下磁力搅拌挥发3‐5h，过滤，3,500‐5,000r/min离心15‐20min，去离子水洗涤、过滤后再离心，如此反复操作3‐5遍，直至将多于的PVA清除，将样品‐20℃冷冻保存至少48h；冷冻干燥22‐26h得所述的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液通过以下方法制备：把壳聚糖CS和聚乙二醇PEG质量比为2‐6：1的混合粉末溶于90％的冰醋酸水溶液中配制成总质量百分含量4％的溶液，然后加入聚己内酯PCL,磁力搅拌溶解,配制成CS与PCL质量比为1:1‐3的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的壳聚糖CS的重均分子量为(3‐8)×105，脱己酰度为90％；聚己内酯PCL平均分子量为(5‐10)×104；聚乙二醇PEG的重均分子量为(0.8‐1.2)×104。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的聚己内酯静电纺丝液的制备方法为：将聚己内酯PCL溶解于二氯甲烷和二甲苯混合溶剂中，得到所述的聚己内酯静电纺丝液；其中聚己内酯PCL与二氯甲烷和二甲苯混合溶剂的质量体积比为1g:8～12ml；所述的二氯甲烷和二甲苯混合溶剂由二氯甲烷溶液和二甲苯按6～9:1的体积比混合而成。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的明胶静电纺丝液的制备方法为：将0.60g明胶GE溶解于甲酸和乙酸乙酯混合溶液中，得到所述的明胶静电纺丝液；其中明胶与甲酸和乙酸乙酯混合溶液的质量体积比为1g：3～8ml，所述的甲酸和乙酸乙酯混合溶液由甲酸溶液和乙酸乙酯按照1～3:1的体积比混合而成。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的电纺丝法制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜的方法为：首先将配制好的聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液注入注射器，注射器固定于静电纺丝装置的微量注射泵上，电源阳极输出端与针头相连，阴极输出端与金属接收板相接，混合溶液在静电力的作用下从针尖喷出,接收板表面形成PCL/CS纳米纤维膜；纺丝完毕后，将包埋碱性成纤维因子bFGF的聚乳酸‐羟基乙酸共聚物PLGA微球溶入70％乙醇溶液中，使其中PLGA微球质量百分含量为4％‐10％，用微量滴管将微球溶液均匀涂抹在PCL/CS纳米纤维膜表面，再进行PCL/GE电纺，两根注射器分别抽取所述的聚己内酯静电纺丝液以及所述的明胶静电纺丝液，采用双喷头电纺技术在涂抹了PLGA微球的底层PCL/CS纳米纤维膜上静电纺PCL/GE混合纤维支架，从而制备PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜初品，将初品置于真空冷冻干燥机中冻干得PCL/CS-PLGA微球-PCL/GE静电纺丝纳米纤维膜成品；静电纺丝条件优选:电压10‐20kV，推进速度3‐8mL/min，距离15‐20cm，温度<30℃，湿度<45％；其中聚己内酯/壳聚糖静电纺丝液、PLGA微球乙醇溶液、聚己内酯静电纺丝液以及明胶静电纺丝液的体积比为3～5:1：1～3:1～3，优选4:1:2:2。
8.根据权利要求1‐7中任一项所述的制备方法制备的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜。
9.权利要求8所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜在制备用于腹腔开放创面保护的VAC装置中的应用。
10.一种VAC装置，其特征在于包括权利要求8所述的搭载药物控释微球的复合静电纺丝纳米纤维膜、聚氨酯海绵、吸盘、引流管接头、透明密封贴膜。
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