CN107875442B - 壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种壳/芯结构（丝素蛋白‑羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸‑co‑己内酯）纤维膜的制备及其产品和应用，将一定配比的SF、HAp溶于HFIP中配成壳层纺丝液；将P(DLLA‑co‑CL)溶于HFIP和CHCl2的混合液中得到芯层纺丝液,将壳层和芯层纺丝液分别装入两个独立的注射器中，通过静电纺丝技术，在壳层纺丝液流速为0.006~0.016 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，在接收板表面得到了具有壳/芯结构的(SF‑HAp)/P(DLLA‑co‑CL)纤维膜。本发明所制备的壳/芯纤维膜，提高了SF纤维膜的力学强度，从而可潜在应用于骨组织修复领域。

Description

壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内 酯）纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有壳/芯结构、良好生物相容性、可降解性的纤维膜的制备方法，具体涉及一种壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法，也提供了其产品和应用，一种以丝素蛋白、纳米羟基磷灰石、促血管生成因子、聚（消旋乳酸-co-己内酯）为原料，通过静电纺丝法来制备这种壳/芯结构纳米纤维膜的技术。
背景技术
纳米纤维支架材料具有和天然细胞外基质相似的结构，具有优良的生物相容性，因此成为近年来生物医学工程领域研究的热点。同轴静电纺丝技术所制备的纳米纤维膜具有较大的比表面积和孔隙率，通过改变喷射头内外层溶液的配方即可制备具有壳/芯结构的纳米纤维膜材料，也可在芯层负载药物，这使得同轴静电纺丝纤维在组织工程以及药物控释领域具有广阔的应用前景。
天然丝素蛋白（SF）具有良好的生物相容性和可降解性，然而其韧性差，使其应用受到一定限制，聚（消旋乳酸-co-己内酯）（P(DLLA-co-CL)）是一种可生物降解的、生物相容性的、且具有良好韧性的高聚物，从而可以改善丝素蛋白韧性差的缺陷。羟基磷灰石（HAp）是骨组织中大量存在的一种无机物，具有良好的生物相容性和促骨细胞生长性能，在骨缺损修复领域具有广泛的应用前景。
目前骨组织修复领域研究较多的纤维膜一般不具有芯-壳结构，本文通过同轴静电纺丝技术成功制备出了具有壳/芯结构的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜。本发明所制备的纤维膜壳层材料主要为SF，并通过在其中引入HAp以促进骨细胞在纤维膜表面的黏附和增殖；内芯采用P(DLLA-co-CL)来增强纤维膜的柔韧性。所制备的纤维膜在骨组织修复领域具有潜在的应用前景。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法及其产品和应用。
为了实现这一目的，本发明技术方案中，将SF、HAp按一定的比例溶解于六氟异丙醇（HFIP）中配成壳层纺丝液，将P(DLLA-co-CL)也溶解于HFIP和CH2Cl2的混合液中配成芯层纺丝液，最后通过同轴静电纺丝技术设备分别在一定的电压、接收距离、溶液流速下制备出具有壳/芯结构的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜。
本发明的方法具体为：
一种壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法，其特征在于：
将一定配比的SF、HAp溶于HFIP中，搅拌过夜后配成壳层纺丝液；将P(DLLA-co-CL)溶于HFIP和CHCl2的混合液中，搅拌过夜后得到芯层纺丝液,将壳层和芯层纺丝液分别装入两个独立的注射器中，通过同轴静电纺丝设备在针尖电压为+16 KV、接收板电压为-6 KV、纺丝接收距离为13 cm、壳层纺丝液流速为0.006~0.016 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006mL/min的条件下，在接收板表面得到了具有壳/芯结构的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜，将其从接收板上取下并真空干燥过夜后备用。
所采用的SF其制备过程如下：
将10 g天然蚕丝置于质量分数为0.5%的Na2CO3水溶液中煮沸1h后用大量的水反复冲洗，以去掉蚕丝表面的丝胶，真空干燥过夜后再将其溶解于LiBr水溶液（含26.9 g LiBr和9.2 g H2O）中，60℃水浴中加热搅拌1h后再将所得溶液于超纯水中透析3天，纯化后的溶液经过滤后再冷冻干燥，最后得到海绵状SF备用。
所采用的HAp为实验室自制，其粒径~30 nm。
所采用的原料配比如下，壳层纺丝液中HAp与SF质量比为0.2：1，芯层纺丝液中CHCl2与HFIP体积比为0.25：1。
所采用的壳层纺丝液流速为0.011 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，所制备的纤维具有明显的壳/芯结构。
一种壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜，其特征在于根据上述任一所述方法制备得到。
一种壳/芯结构（丝素蛋白-羟基磷灰石）/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的应用。
本发明的优点在于：
（1）本发明所制备的纤维膜具有良好的壳/芯纤维结构，纤维壳层由SF和HAp组成，具有比传统共混纺纤维膜更为优异的促骨细胞生长性能；
（2）本发明所制备的壳/芯纤维，通过在芯层引入P(DLLA-co-CL)高聚物，有效的提高了SF纤维膜的力学强度，从而可潜在应用于骨组织修复领域。
附图说明
附图1为实施例1中所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的SEM图片。
附图2为实施例1所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的TEM图像。
附图3为实施例2中所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的SEM图片。
附图4为实施例2所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的TEM图像。
附图5为实施例3中所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的SEM图片。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
将10 g天然蚕丝置于质量分数为0.5%的Na2CO3水溶液中煮沸1h后用大量的水反复冲洗，以去掉蚕丝表面的丝胶，真空干燥过夜后再将其溶解于LiBr水溶液（含26.9 g LiBr和9.2 g H2O）中，60℃水浴中加热搅拌1h后再将所得溶液于超纯水中透析3天，纯化后的溶液经过滤后再冷冻干燥，最后得到海绵状SF备用。
将0.54 g SF、0.11 g HAp溶于6 mL HFIP中，搅拌过夜后配成壳层纺丝液；将0.43g P(DLLA-co-CL)溶于4.8 mL HFIP和1.2 mL CHCl2的混合液中，搅拌过夜后得到芯层纺丝液。将壳层和芯层纺丝液分别装入两个独立的注射器中，通过同轴静电纺丝设备在针尖电压为+16 KV、接收板电压为-6 KV、纺丝接收距离为13 cm、壳层纺丝液流速为0.006 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，在接收板表面得到了具有壳/芯结构的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜，将其从接收板上取下并真空干燥过夜后备用。
图1为实施例1中所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的扫描电子显微镜图片。图2为对应的透射电子显微镜图片。
实施例2
将10 g天然蚕丝置于质量分数为0.5%的Na2CO3水溶液中煮沸1h后用大量的水反复冲洗，以去掉蚕丝表面的丝胶，真空干燥过夜后再将其溶解于LiBr水溶液（含26.9 g LiBr和9.2 g H2O）中，60℃水浴中加热搅拌1h后再将所得溶液于超纯水中透析3天，纯化后的溶液经过滤后再冷冻干燥，最后得到海绵状SF备用。
将0.54 g SF、0.11 g HAp溶于6 mL HFIP中，搅拌过夜后配成壳层纺丝液；将0.43g P(DLLA-co-CL)溶于4.8 mL HFIP和1.2 mL CHCl2的混合液中，搅拌过夜后得到芯层纺丝液。将壳层和芯层纺丝液分别装入两个独立的注射器中，通过同轴静电纺丝设备在针尖电压为+16 KV、接收板电压为-6 KV、纺丝接收距离为13 cm、壳层纺丝液流速为0.011 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，在接收板表面得到了具有壳/芯结构的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜，将其从接收板上取下并真空干燥过夜后备用。
图3为实施例2中所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的扫描电子显微镜图片。图4为对应的透射电子显微镜图片，从图中看出，所制备的纤维具有明显的壳/芯结构，皮层中也有HAp纳米粒子的存在。
实施例3
将10 g天然蚕丝置于质量分数为0.5%的Na2CO3水溶液中煮沸1h后用大量的水反复冲洗，以去掉蚕丝表面的丝胶，真空干燥过夜后再将其溶解于LiBr水溶液（含26.9 g LiBr和9.2 g H2O）中，60℃水浴中加热搅拌1h后再将所得溶液于超纯水中透析3天，纯化后的溶液经过滤后再冷冻干燥，最后得到海绵状SF备用。
将0.54 g SF、0.11 g HAp溶于6 mL HFIP中，搅拌过夜后配成壳层纺丝液；将0.43g P(DLLA-co-CL)溶于4.8 mL HFIP和1.2 mL CHCl2的混合液中，搅拌过夜后得到芯层纺丝液。将壳层和芯层纺丝液分别装入两个独立的注射器中，通过同轴静电纺丝设备在针尖电压为+16 KV、接收板电压为-6 KV、纺丝接收距离为13 cm、壳层纺丝液流速为0.016 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，在接收板表面得到了具有壳/芯结构的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜，将其从接收板上取下并真空干燥过夜后备用。
图5为实施例3中所制备的(SF-HAp)/ P(DLLA-co-CL)纤维膜的扫描电子显微镜图片。

Claims (5)

1.一种壳/芯结构丝素蛋白-羟基磷灰石/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法，其特征在于：
将一定配比的丝素蛋白、羟基磷灰石溶于HFIP中，搅拌过夜后配成壳层纺丝液；将/聚（消旋乳酸-co-己内酯）溶于HFIP和CHCl2的混合液中，搅拌过夜后得到芯层纺丝液,将壳层和芯层纺丝液分别装入两个独立的注射器中，通过同轴静电纺丝设备在针尖电压为+16KV、接收板电压为-6 KV、纺丝接收距离为13 cm、壳层纺丝液流速为0.006~0.016 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，在接收板表面得到了具有壳/芯结构的丝素蛋白-羟基磷灰石/聚（消旋乳酸-co-己内酯）)纤维膜，将其从接收板上取下并真空干燥过夜后备用；其中，
所述的羟基磷灰石粒径~30 nm；
所采用的原料配比如下，壳层纺丝液中羟基磷灰石与丝素蛋白质量比为0.2：1，芯层纺丝液中CHCl2与HFIP体积比为0.25：1。
2.根据权利要求1所述壳/芯结构丝素蛋白-羟基磷灰石/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法，其特征在于：所采用的丝素蛋白其制备过程如下：
将10 g天然蚕丝置于质量分数为0.5%的Na2CO3水溶液中煮沸1h后用大量的水反复冲洗，以去掉蚕丝表面的丝胶，真空干燥过夜后再将其溶解于含26.9 g LiBr和9.2 g H2O的LiBr水溶液中，60℃水浴中加热搅拌1h后再将所得溶液于超纯水中透析3天，纯化后的溶液经过滤后再冷冻干燥，最后得到海绵状丝素蛋白备用。
3.根据权利要求1所述壳/芯结构丝素蛋白-羟基磷灰石/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜的制备方法，其特征在于：所采用的壳层纺丝液流速为0.011 mL/min、芯层纺丝液流速为0.006 mL/min的条件下，所制备的纤维具有明显的壳/芯结构。
4.一种壳/芯结构丝素蛋白-羟基磷灰石/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜，其特征在于根据权利要求1-3任一所述方法制备得到。
5.根据权利要求4所述壳/芯结构丝素蛋白-羟基磷灰石/聚（消旋乳酸-co-己内酯）纤维膜在骨组织修复材料中的应用。
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