CN107604466A

CN107604466A - 一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法

Info

Publication number: CN107604466A
Application number: CN201711055926.0A
Authority: CN
Inventors: 赵亮亮; 许杉杉; 孟庆怡
Original assignee: Wuxi Zhongke Guangyuan Biomaterials Co Ltd
Current assignee: Wuxi Zhongke Guangyuan Biomaterials Co Ltd
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明属于纳米功能材料制备领域。目前常使用聚二甲基硅氧烷作为支架材料制造心肌细胞生物制剂，但是聚二甲基硅氧烷生物相容性差、难生物降解，不易制造成纳米纤维结构，在模拟心肌细胞外基质促进心肌细胞生长上具有很大局限性。针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，通过将聚苯胺与合适的聚合物静电混合纺丝制备出具有电活性的纳米纤维支架，本发明制备方法简单，制备的纳米纤维支架具有生物相容性和电活性，能促进心肌细胞的生长。

Description

一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法

技术领域

本发明涉及一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，属于纳米功能材料制备领域。

背景技术

目前全球每年有1750万人死于心脏病和血管疾病，占疾病死亡总人数的30％，其中，心肌梗塞更是导致死亡的主要病因之一。由于心肌细胞再生能力低，梗塞部位周围形成疤痕组织等因素影响，受损的心肌组织很难恢复，利用组织工程技术构建基于心肌细胞的生物制剂能够克服上述缺点，帮助心肌细胞恢复再生。

目前，常使用聚二甲基硅氧烷作为支架材料制造心肌细胞生物制剂，但是聚二甲基硅氧烷生物相容性差、难生物降解，此外，聚二甲基硅氧烷很难制造成纳米纤维结构，用来模拟心肌细胞外基质促进心肌细胞生长存在很大局限，这极大限制了其临床应用。

静电纺丝技术是在高压静电场中将聚合物溶液或熔体进行喷射纺丝。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。通过静电纺丝技术制造纳米纤维结构的材料可以很好模拟心肌细胞外基质，促进心肌细胞的生长分化。

然而，考虑到心肌细胞是电活性细胞，在电信号传播的情况下能自发收缩。因此，用于心肌细胞的纳米纤维支架不仅要能模拟ECM结构，还应具有导电性能，以促进电传导，从而更有利于心肌细胞的生长。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，以制备出具有电活性的纳米纤维支架，促进心肌细胞的生长。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚苯胺(PANI)与樟脑磺酸(CSA)溶解在有机溶剂中，搅拌均匀得到聚苯胺质量百分浓度＜5％，樟脑磺酸质量百分浓度＜1％的混合液；

(2)将可纺性聚合物加入到步骤(1)得到的混合液中，搅拌均匀得到聚合物浓度为10～30wt％纺丝液；

(3)将步骤(2)中纺丝液以10～20μL/min的推进速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接17～28KV电源进行静电纺丝制备直径为300～1200nm的复合纳米纤维，用转速100～300rpm/min的不锈钢滚筒收集电纺纳米纤维，不锈钢滚筒与喷丝头之间的接收距离为17.5～22.5cm；

(4)将步骤(3)中收集的电纺纳米纤维在室温真空干燥，即可得到纳米纤维支架。

作为一种实施方式，所述的可纺性聚合物为聚己内酯(PCL)，聚左旋丙交酯(PLLA)，聚混旋乙丙交酯共聚物(PDLLGA)中的任意一种或几种混合。

作为一种实施方式，所述的聚苯胺的重均分子量为1～3万。

作为一种实施方式，所述的可纺性聚合物重均分子量为6～20万。

作为一种实施方式，所述的有机溶剂为六氟异丙醇。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

(1)本发明加入聚苯胺共混纺丝，使得制备的电纺复合纳米纤维支架具有电活性，此外，纺丝液中加入樟脑磺酸作为掺杂剂，还可以进一步改善纳米纤维支架的导电性；

(2)本发明选用生物相容和可降解的可纺聚合物共混纺丝，可改善聚苯胺的细胞相容性，使得制备的电纺复合纳米纤维支架在具有电活性的同时也具有良好的生物相容性；

(3)本发明对纺丝液中聚苯胺的用量进行了调控，以防聚苯胺的加入影响纺丝液中聚合物的粘度和浓度从而影响纳米纤维直径，同时避免对细胞产生毒害作用；

(4)因心肌细胞在纤维支架上的生长直接依赖于纤维支架的的纤维直径、孔隙率和表面形貌，本发明还对纺丝液中聚合物浓度及静电纺丝工艺参数进行了调控，以利于心肌细胞的黏附、渗透和生长。

具体实施方式

下面通过实施例子，进一步阐述本发明的特点，但本发明不局限于实施例。

实施例1：

(1)将重均分子量为2万的聚苯胺(PANI)与樟脑磺酸(CSA)溶解在六氟异丙醇中，搅拌均匀得到聚苯胺质量百分浓度为1.5％，樟脑磺酸质量百分浓度为0.5％的混合液；

(2)将重均分子量为10万的聚己内酯(PCL)加入到步骤(1)得到的混合液中，搅拌均匀得到聚合物浓度为20wt％纺丝液；

(3)将步骤(2)中纺丝液以15μL/min的推进速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接21KV电源进行静电纺丝制备直径为600nm的复合纳米纤维，用转速200rpm/min的不锈钢滚筒收集电纺纳米纤维，不锈钢滚筒与喷丝头之间的接收距离为20cm；

实施例2：

(1)将重均分子量为1万的聚苯胺(PANI)与樟脑磺酸(CSA)溶解在六氟异丙醇中，搅拌均匀得到聚苯胺质量百分浓度为0.5％，樟脑磺酸质量百分浓度为0.2％的混合液；

(2)将重均分子量为6万的聚左旋丙交酯加入到步骤(1)得到的混合液中，搅拌均匀得到聚合物浓度为10wt％纺丝液；

(3)将步骤(2)中纺丝液以20μL/min的推进速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接17KV电源进行静电纺丝制备直径为450nm的复合纳米纤维，用转速300rpm/min的不锈钢滚筒收集电纺纳米纤维，不锈钢滚筒与喷丝头之间的接收距离为21cm；

实施例3

(1)将重均分子量为3万的聚苯胺(PANI)与樟脑磺酸(CSA)溶解在六氟异丙醇中，搅拌均匀得到聚苯胺质量百分浓度为4％，樟脑磺酸质量百分浓度为为0.8％的混合液；

(2)将重均分子量为20万的聚混旋乙丙交酯加入到步骤(1)得到的混合液中，搅拌均匀得到聚合物浓度为30wt％纺丝液；

(3)将步骤(2)中纺丝液以10μL/min的推进速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接28KV电源进行静电纺丝制备直径为900nm的复合纳米纤维，用转速100rpm/min的不锈钢滚筒收集电纺纳米纤维，不锈钢滚筒与喷丝头之间的接收距离为18cm；

样品	实施例1	对比样1	实施例2	对比样2	实施例3	对比样3
							导电性	19.2	0	4.8	0	35.1	0
细胞生长情况	4.7	2.8	3.2	2.9	4.1	2.7

表1中，对比样品：无聚苯胺，其他条件相同制备的纳米纤维支架；在上述支架上种植心肌细胞，导电性能采用四探针电位仪测得；心肌细胞在支架上的生长情况通过计算5天后心肌细胞在支架上的长宽比得到；

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(3)将步骤(2)中纺丝液以10～20μL/min的推进速率输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接17～28KV电源进行静电纺丝制备直径为300～1200nm的复合纳米纤维，用转速100～300rpm/min的不锈钢滚筒收集电纺纳米纤维，不锈钢滚筒与喷丝头之间的接收距离为17.5～22.5cm；

2.如权利要求1所述的一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于，所述的可纺性聚合物为聚己内酯(PCL)，聚左旋丙交酯(PLLA)，聚混旋乙丙交酯共聚物(PDLLGA)中的任意一种或几种混合。

3.如权利要求1或2所述的一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于，所述的聚苯胺的重均分子量为1～3万。

4.如权利要求1或2所述的一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于，所述的可纺性聚合物重均分子量为6～20万。

5.如权利要求3所述的一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于，所述的可纺性聚合物分子量为6～20万。

6.如权利要求5所述的一种促心肌细胞重建的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为六氟异丙醇。