CN108893792B - 生物活性纤维及其制备方法、应用和制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物活性纤维及其制备方法、应用及制备系统。该生物活性纤维的制备方法，包括如下步骤：将聚合物与活性组分混合，得到混合液，其中，聚合物选自聚氧化乙烯及聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种；及将混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维素。上述制备方法能够制备生物活性较高的生物活性纤维。

Description

生物活性纤维及其制备方法、应用和制备系统

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种生物活性纤维及其制备方法、应用和制备系统。

背景技术

纳米纤维因其高比表面积和优异的热学、力学性能而备受人们的关注，在纺织、医药、能源等诸多领域都发挥着重要的作用。其中，生物活性纤维负载有活性多糖及蛋白质等活性物质，具有多种生物活性，在再生医疗与仿生科学等方面具有极为广泛的应用前景。目前，主要通过静电纺丝制备纳米纤维。静电纺丝法的操作过程中需要施加高压及电场力，对活性物质具有极大损伤，不利于保留生物活性纤维的生物活性。

发明内容

基于此，有必要提供一种生物活性纤维的制备方法，该制备方法能够制备生物活性较高的生物活性纤维。

此外，还提供一种生物活性纤维及其应用和制备系统。

一种生物活性纤维的制备方法，包括如下步骤：

将聚合物与活性组分混合，得到混合液，其中，所述聚合物选自聚氧化乙烯及聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，所述活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种；及

将所述混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维。

上述生物活性纤维的制备方法，通过将聚合物和活性组分混合得到的混合液进行离心纺丝，混合液受到离心力和剪切力的复合作用，形成生物活性纤维。上述制备方法无需借助外力，能够较好的保留活性组分的活性，使得制备的生物活性纤维的生物活性较高，生物相容性较好。经实施验证，通过上述制备方法得到的生物活性纤维的生物活性是对照组的生物活性的1.1倍～1.2倍。

在其中一个实施例中，所述聚合物选自黏均分子量为30万～200万的聚氧化乙烯及数均分子量为1万～130万的聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述混合液中所述聚合物与所述活性组分的质量比为15:2～80:1。

在其中一个实施例中，所述免疫细胞选自巨噬细胞及小鼠肿瘤细胞中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将所述聚合物、所述活性组分及水混合，得到所述混合液，其中，所述聚合物、所述活性组分及所述水的质量比为15:2:71～80:1:909。

在其中一个实施例中，所述将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将所述聚合物、所述活性组分、所述水及表面活性剂混合，得到所述混合液，其中，所述表面活性剂为槐糖脂，所述聚合物、所述活性组分、所述水及所述表面活性剂的质量比为15:2:71:2～80:1:909:10。

在其中一个实施例中，所述将所述混合液进行离心纺丝的操作中，离心转速为800转/分钟～1200转/分钟，加入所述混合液的流速为0.01mL/h～1200mL/h。

一种生物活性纤维，通过上述实施例任一项所述的制备方法制备得到。

上述实施例所述的生物活性纤维在制备组织工程支架材料或制备人造器官中的应用。

一种生物活性纤维的制备系统，包括：

混合装置，用于将聚合物与活性组分混合，得到混合液，其中，所述聚合物选自聚氧化乙烯及聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，所述活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种；及

离心纺丝装置，用于将所述混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维。

附图说明

图1为一实施方式的生物活性纤维的制备系统的结构示意图；

图2为图1所示的制备系统的离心舱的结构示意图；

图3为图2所示的制备系统的离心舱沿II-II'的剖视图；

图4为图1所示的制备系统的电机的结构示意图；

图5为图1所示的制备系统的收集器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一实施方式的生物活性纤维的制备方法，包括如下操作S110～S120：

S110、将聚合物与活性组分混合，得到混合液。

在其中一个实施方式，聚合物选自聚氧乙烯及聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种。

在其中一个实施方式中，聚合物选自黏均分子量为30万～200万的聚氧化乙烯及数均分子量为1万～130万的聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。此处两种聚合物分子量分布范围广，生物相容性好，有利于生物活性纤维的制备。

免疫细胞是指参与免疫应答或与免疫应答相关的细胞。免疫细胞包括淋巴细胞、树突状细胞、单核/巨噬细胞、粒细胞、肥大细胞等。免疫细胞可以分为多种，在人体中各种免疫细胞担任着重要的角色。

在其中一个实施方式中，活性组分为免疫细胞。进一步地，活性组分为巨噬细胞。当然，需要说明的是，活性组分为免疫细胞时，不限于为巨噬细胞，还可以为小鼠肿瘤细胞。优选地，活性组分为人的巨噬细胞。

NADH(Nicotinamide adenine dinucleotide)酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的还原态，还原型辅酶Ⅰ。在其中一个实施方式中，活性组分为NADH酶。

在其中一个实施方式中，混合液中聚合物与活性组分的质量比为15：2～80：1。进一步地，混合液中聚合物与活性组分的质量比为15：2～20：1。将混合物中聚合物与活性组分的质量比设置为15:2～20:1，使得活性组分的分散程度更好，且使得制备的生物活性纤维的直径更加均匀。

在其中一个实施方式中，将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将聚合物、活性组分及水混合，得到混合液。通过以水作为溶剂，能够进一步保证活性组分的生物活性，进而保证生物活性纤维的生物活性。

在其中一个实施方式中，聚合物、活性组分及水的质量比为15：2：71～80：1：909。进一步地，聚合物、活性组分及水的质量比为15：2：81～30：1：219。优选地，聚合物、活性组分及水的质量比为20：1：179。

在其中一个实施方式中，水选自去离子水及纯水中至少一种。

在其中一个实施方式中，将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将聚合物、活性组分及水于20℃～30℃、800转/分钟～1200转/分钟下混合60min～120min，得到混合液。

在其中一个实施方式中，将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将聚合物、活性组分、水及表面活性剂混合，得到混合液。

通过加入表面活性剂，以调节混合液的表面张力，进而能够进一步降低了设备所需转速。

在其中一个实施方式中，表面活性剂为槐糖脂。槐糖脂的生物相容性较好，有利于保持活性组分的生物活性，进而保证生物活性纤维的生物活性。

在其中一个实施方式中，聚合物、活性组分、水及表面活性剂的质量比为15：2：71：2～80：1：909：10。进一步地，聚合物、活性组分、水及表面活性剂的质量比为15：2：81：2～30：1：219：2。优选地，聚合物、活性组分、水及表面活性剂的质量比为20：1：179：1。

在其中一个实施方式中，将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将聚合物、活性组分、水及表面活性剂于20℃～30℃、800转/分钟～1200转/分钟下混合60min～120min，得到混合液。

S120、将混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维。

在其中一个实施方式中，将混合液进行离心纺丝的操作中，加入混合液的流速为0.01mL/h～1200mL/h。

进一步地，加入混合液的流速为80mL/h～1000mL/h，离心转速为950转/分钟～1050转/分钟。由于为了保证纳米纤维的直径和质量，静电纺丝的流速一般控制于0.01mL/h～15mL/h，无法大批量地生产纳米纤维。而在本发明中通过离心纺丝的方式并将混合液的流速控制于80mL/h～1000mL/h，有利于实现生物活性纤维的大批量生产。

在其中一个实施方式中，加入混合液的流速为1mL/h～120mL/h。

在其中一个实施方式中，将混合液进行离心纺丝的操作中，离心转速为800转/分钟～1200转/分钟。进一步地，离心转速为950转/分钟～1050转/分钟。

在其中一个实施方式中，将混合液进行离心纺丝的操作中，离心温度为20℃～30℃。进一步地，离心温度为23℃～25℃。

在其中一个实施方式中，生物活性纤维的直径为0.9μm～4.5μm。

上述生物活性纤维的制备方法至少具有如下优点：

(1)上述生物活性纤维的制备方法，通过将聚合物和活性组分混合得到的混合液进行离心纺丝，混合液受到离心力和剪切力的复合作用，形成生物活性纤维。上述制备方法无需借助外力，能够较好的保留活性组分的活性，使得制备的生物活性纤维的生物活性较高，生物相容性较好。经实施验证，通过上述制备方法得到的生物活性纤维的生物活性是对照组的生物活性的1.1倍～1.2倍。

(2)上述生物活性纤维的制备方法未引入生物相容性较差的物质，例如反应法中常用的引发剂，进而有利于保证活性组分的活性，提高生物活性纤维的生物活性。

(3)上述生物活性纤维的制备方法的温度等生化参数均较为适宜，能够较好地保留活性组分的活性，保证生物活性纤维的生物活性。

一实施方式的生物活性纤维，通过上述实施方式的制备方法制备。

上述生物活性纤维具有较高的生物活性，生物相容性较好。经实施验证，通过上述生物活性纤维的生物活性是对照组的生物活性的1.1倍～1.2倍。

上述实施方式的生物活性纤维能够用于制备组织工程支架材料。

在其中一个实施方式中，组织工程支架材料为骨的组织支架材料、软骨的组织支架材料、血管的组织支架材料、神经的组织支架材料、皮肤的组织支架材料或人工器官的组织支架材料。

通过上述实施方式的生物活性纤维制备的组织工程支架材料，不仅能够起到支撑人体组织的作用，还能够通过特定的活性组分对人体组织进行修复和治疗，无需另外在支架材料上制备载有活性组分的涂层，简单方便，且活性组分在支架材料中的分布更加均匀。

上述实施方式的生物活性纤维还能够用于制备人造器官。

在其中一个实施方式中，人造器官为人造心脏、人造骨骼或人造毛细血管。

通过上述实施方式的生物活性纤维制备的人造器官，不仅能够发挥器官本身的作用，还能够通过特定的活性组分增加人造器官与人体组织的生物相容性。

如图1所示，一实施方式的生物活性纤维的制备系统10。制备系统10包括混合装置(图未标)与离心纺丝装置(图未标)。

混合装置用于将聚合物与活性组分混合，得到混合液，其中，聚合物选自聚氧化乙烯及聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种。

混合装置包括混合组件(图未示)及加样组件110。

混合组件用于将聚合物与活性组分混合，得到混合液。具体地，混合组件包括混合池、搅拌器及控温器。混合池用于盛装聚合物与活性组分混合。搅拌器与混合池连接，搅拌器用于搅拌混合池中的聚合物与活性组分，以得到混合液。控温器与混合池连接，控温器用于控制混合池中的温度，以保证活性组分的活性。

在其中一个实施方式中，搅拌的转速为800转/分钟～1200转/分钟，混合的温度为20℃～30℃，混合的时间为60min～120min。

加样组件110包括加样器112、加样管114及驱动器116。加样器112用于将混合液加入到离心纺丝装置中。在图示实施方式中，加样器112为注射器。加样管114用于连接加样器112与离心纺丝装置。加样管114的一端与加样器112连通，另一端与离心纺丝装置连通。驱动器116能够与加样器112固接，以给加样器112提供动力，以使加样器112中的混合液能够经加样管114流入离心纺丝装置中，且能够控制混合液流入离心纺丝装置的流速。在图示实施方式中，驱动器116为注射泵。

在其中一个实施方式中，混合液流入离心纺丝装置的流速为0.01mL/h～1200mL/h。在其中一个实施方式中，混合液流入离心纺丝装置的流速1mL/h～120mL/h。在其中一个实施方式中，混合液流入离心纺丝装置的流速80mL/h～1000mL/h。

离心纺丝装置用于将混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维。

离心纺丝装置包括离心舱210、电机220、收集器230、调压器240、测速器250及固定架260。

请一并参阅图2，离心舱210能够转动。在图示实施方式中，离心舱210大致为圆台形。离心舱210具有第一表面211、第二表面213及外周面214。第一表面211与第二表面213相对设置。第一表面211与第二表面213均大致为圆形，且离心舱210的第一表面211的直径小于离心舱210的第二表面213的直径。外周面214的两侧分别与第一表面211、第二表面213的边缘连接，外周面214由第一表面211的边缘向靠近第二表面213的边缘延伸。

请一并参阅图3，离心舱210开设有离心槽215，离心槽215用于容置混合液。在图示实施方式中，离心槽215大致为圆台形。离心槽215由离心舱210的第二表面213向内凹陷形成。离心槽215具有相对的槽口2151与槽底2153。槽口2151位于离心舱210的第二表面213上。槽口2151与槽底2153均大致为圆形，且槽底2153的直径小于槽口2151的直径。

进一步地，加样管114远离加样器112的一端能够穿设槽口2151，以使加样管114与离心槽215相通而能够向离心槽215中加入混合液。

离心舱210开设有喷丝孔217，喷丝孔217与离心槽215相通，以使离心槽215中的混合液经离心后从喷丝孔217喷出。在图示实施方式中，喷丝孔217开设于槽底2153的边缘，且贯穿离心舱210的第二表面213的边缘。喷丝孔217的延伸方向大致与离心舱210的外周面214的延伸方向平行。进一步地，喷丝孔217为多个，多个喷丝孔217沿槽底2153的边缘间隔设置一周。

通过将喷丝孔217开设于槽底2153的边缘，且贯穿离心舱210的第二表面213的边缘，并使喷丝孔217的延伸方向大致与离心舱210的外周面214的延伸方向平行，使得离心槽215中的混合液能够在喷丝孔217中形成细小的射流，该射流具有较大的比表面积，在离心舱210的公转拉伸及脱离离心舱210后的平抛运动过程中进一步被拉伸，使得形成的生物活性纤维的直径进一步减小，且分布更加均匀。

离心舱210设有导丝件218，导丝件218设置于第二表面213上，且靠近喷丝孔217的边缘。在图示实施方式中，导丝件218大致为杆状，导丝件218的一端设置于第二表面213上，且靠近喷丝孔217的边缘。导丝件218由第二表面213的边缘向远离第二表面213的圆心方向延伸。进一步地，导丝件218为多个，多个导丝件218的位置分别与多个喷丝孔217的位置相对应。

通过设置导丝件218，能够增强射流在脱离离心舱210时的平抛运动，以使射流能够更进一步地被拉伸，从而使得生物活性纤维更加细腻且分布更加均匀。

请一并参阅图4，电机220用于驱动离心舱210转动。电机220能够与离心舱210传动连接，以使电机220能够驱动离心舱210转动。在图示实施方式中，电机220包括转轴221及电驱动部223。转轴221的一端与离心舱210的第一表面211固接，另一端与电驱动部223传动连接。电驱动部221用于给转轴221提供动力，以使转轴221转动而带动离心舱210转动。

请一并参阅图5，收集器230用于收集生物活性纤维。在图示实施方式中，收集器230为圆筒形。收集器230具有相对的第一开口231与第二开口233。收集器230套设于离心舱210，且第一开口231靠近电机220设置，以使离心舱210收容于收集器230中，且使导丝件218与收集器230的内壁235相对且间隔。加样管114经第二开口233、槽口2151伸入离心槽215中。收集器230与电驱动部223固接。从导丝件218射出的射流随着溶剂的不断蒸发逐渐纤维化，当形成生物活性纤维后附着于收集器230的内壁235上。

调压器240与电机220电连接，能够通过调压器240调节电机220的转速。测速器250用于测定离心舱210的转速，以便于通过调压器240来调节电机220的转速。在图示实施方式中，测速器250为转速测定仪。固定架260用于固定测速器250。

在其中一个实施方式中，混合液在离心舱210离心的转速为800转/分钟～1200转/分钟。

上述实施方式的生物活性纤维的制备系统10的使用过程如下：

将聚合物与活性组分加入到混合池中，开启搅拌器混合，得到混合液；将混合液转移至加样器112中，开启驱动器116使加样器112中的混合液经加样管114从槽口2151流入离心槽215中；开启驱动器116的同时开启电机220使离心舱210转动，当混合液流入离心槽215中，在离心力和剪切力的作用下，进入喷丝孔217而形成射流，射流流经导丝件218后进行平抛运动，以形成生物活性纤维而附着于收集器230的内壁235上；将生物活性纤维从收集器230中取下用于制备其他物品，例如组织工程支架材料等。

上述实施方式的生物活性纤维的制备系统10至少具有如下优点：

(1)上述制备系统10通过离心舱210对混合液进行离心即可得到生物活性纤维，能够较好地保留活性组分的活性，使得得到的生物活性纤维的生物活性较高，上述制备系统10结构简单，操作方便。

(2)上述制备系统10通过在将喷丝孔217开设于槽底2153的边缘，且贯穿离心舱210的第二表面213的边缘，并使喷丝孔217的延伸方向大致与离心舱210的外周面214的延伸方向平行，使得离心槽215中的混合液能够在喷丝孔217中形成细小的射流，该射流具有较大的比表面积，在离心舱210的公转拉伸及脱离离心舱210后的平抛运动过程中进一步被拉伸，使得形成的生物活性纤维的直径进一步减小，且分布更加均匀。

(3)上述制备系统10通过设置加样组件110，使得能够通过加样组件110连续的将混合液加入到离心纺丝装置中，能够实现生物活性纤维的连续批量生产。

可以理解，混合组件可以省略。当混合组件省略时，可以将聚合物与活性组分直接加入加样器112中混合后与驱动器116连接进行加样。

可以理解，固定架260可以省略。当固定架260省略时，测速器250可以手持或者直接固定于电驱动部223上。

以下为具体实施例部分。

如未特别说明，以下实施例中的免疫细胞均为人的巨噬细胞(货号YBCC337618，购于上海钰博生物科技有限公司)。NADH酶购于阿拉丁公司，货号为N196977-5g。

实施例1

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为30万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为20：1：179；

将混合液以流速为120mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

实施例2

实施例2的生物活性纤维的制备过程与实施例1的大致相同，不同之处在于，实施例2的聚合物为黏均分子量为100万的聚氧化乙烯。

实施例3

实施例3的生物活性纤维的制备过程与实施例1的大致相同，不同之处在于，实施例3的聚合物为黏均分子量为200万的聚氧化乙烯。

实施例4

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于20℃、800转/分钟混合60分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为30万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为15：2：71；

将混合液以流速为1mL/h加入离心纺丝装置中于20℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为800转/分钟。

实施例5

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于30℃、1200转/分钟混合120分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为200万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为80：1：909；

将混合液以流速为1200mL/h加入离心纺丝装置中于20℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为1000转/分钟。

实施例6

实施例6的生物活性纤维的制备过程与实施例1的大致相同，不同之处在于，实施例6的混合液以流速为1mL/h加入离心纺丝装置。

实施例7

实施例7的生物活性纤维的制备过程与实施例2的大致相同，不同之处在于，实施例7的混合液以流速为1mL/h加入离心纺丝装置。

实施例8

实施例8的生物活性纤维的制备过程与实施例3的大致相同，不同之处在于，实施例8的混合液以流速为1mL/h加入离心纺丝装置。

实施例9

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为1万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179；

将混合液以流速为120mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

实施例10

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为130万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179；

将混合液以流速为120mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

实施例11

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为1万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179；

将混合液以流速为1mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

实施例12

实施例12与实施例11的生物活性纤维的制备过程大致相同，不同之处在于聚合物为数均分子量为130万的聚乙烯吡咯烷酮。

实施例13

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞、去离子水及槐糖脂于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为30万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为20：1：179：1；

将混合液以流速为120mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

实施例14

实施例14与实施例13的生物活性纤维的制备过程大致相同，不同之处在于聚合物为黏均分子量为100万的聚氧化乙烯。

实施例15

实施例15与实施例13的生物活性纤维的制备过程大致相同，不同之处在于聚合物为黏均分子量为200万的聚氧化乙烯。

实施例16

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞、去离子水及槐糖脂于20℃、800转/分钟混合60分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为30万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为15：2：71：2；

将混合液以流速为1mL/h加入离心纺丝装置中于20℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为800转/分钟。

实施例17

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞、去离子水及槐糖脂于30℃、1200转/分钟混合120分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为200万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为80：1：909：101；

将混合液以流速为1200mL/h加入离心纺丝装置中于20℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为1000转/分钟。

实施例18

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶、去离子水及槐糖脂于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为1万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179：1；

将混合液以流速为120mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

实施例19

本实施例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶、去离子水及槐糖脂于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为130万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179：1；

将混合液以流速为120mL/h加入离心纺丝装置中于25℃下进行离心纺丝，得到生物活性纤维，其中，离心转速为900转/分钟。

对比例1

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为30万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合溶液进行纺丝，其参数设置为：流速为1mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

对比例2

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为100万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合溶液进行纺丝，其参数设置为：流速为1mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

对比例3

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为200万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合溶液进行纺丝，其参数设置为：流速为1mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

对比例4

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为1万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合溶液进行纺丝，其参数设置为：流速为1mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

对比例5

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为130万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合溶液进行纺丝，其参数设置为：流速为1mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

对比例6

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、免疫细胞与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为黏均分子量为100万的聚氧化乙烯，聚合物、免疫细胞与去离子水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合溶液进行纺丝，其参数设置为：流速为120mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

对比例7

本对比例的生物活性纤维的制备过程如下：

将聚合物、NADH酶与去离子水于25℃、1000转/分钟混合80分钟，得到混合液，其中，聚合物为数均分子量为1万的聚乙烯吡咯烷酮、NADH酶与纯水的质量比为20：1：179；

使用静电纺丝装置对混合液进行纺丝，其参数设置为：流速为120mL/h，温度为25℃，纺距为15cm，电压为12.5KV，在所述条件下得到生物活性纤维。

测试：

测定将实施例1～19及对比例1～7得到的生物活性纤维的直径及活性组分的生物活性。测定结果详见表1。表1表示的是实施例1～19及对比例1～5得到的生物活性纤维的直径的平均值及活性组分的生物活性的平均值。且表1中通液流量为加入混合液的流速，临界转速为可产生直径小于20μm的生物活性纤维的最小离心转速。

其中，采用麦克奥迪集团的Motic AE2000型号的倒置生物显微镜与摄像机装置测定生物活性纤维的直径，共测定十次并计算平均值，单位为μm；

采用MTT法测定生物活性纤维中免疫细胞的存活率，共测定十次并计算平均值；

采用分光光度法测定生物活性纤维中NADH酶的活性，并计算与制备生物活性纤维前相比，生物活性纤维中NADH酶活性的降低率，共测定十次并计算平均值。

表1

由表1可以看出，实施例1～19生物活性纤维的直径为0.89μm～8.67μm，实施例1～19的生物活性纤维中，含有免疫细胞的生物活性纤维的免疫细胞的存活率至少为91.47％，含有NADH酶的生物活性纤维的NADH酶活降低率至多为9.30％。说明上述生物活性纤维的制备方法能够制备直径较小、活性组分生物活性较高的生物活性纤维。

其中，实施例6的生物活性纤维的直径为2.12μm，而对比例1的生物活性纤维的直径为1.35μm，由此可见，上述生物活性纤维的制备方法制备的生物活性纤维的直径与采用静电纺丝方式所制备的生物活性纤维的直径相当。

实施例6～8的生物活性纤维的免疫细胞的存活率分别优于对比例1～3；同时，实施例11～12的生物活性纤维的NADH酶活性的降低率分别优于对比例4～5，由此可见，与静电纺丝相比，上述生物活性纤维的制备方法能够更好的保留活性组分的生物活性，制备具有更高活性的生物活性纤维。

实施例1与实施例6的生物活性纤维的直径和免疫细胞的存活率均相当，实施例2与实施例7的生物活性纤维的直径和免疫细胞的存活率均相当，实施例3与实施例8的生物活性纤维的直径和免疫细胞的存活率均相当，说明上述实施方式的生物活性纤维的制备方法中，通液流量不会对离心纺丝的产物尺寸产生影响，也不会对离心纺丝的产物活性产生影响。

实施例13～15的生物活性纤维的免疫细胞的存活率分别优于实施例1～3，且实施例18～19的生物活性纤维的NADH酶活性的降低率分别优于实施例9～10，说明表面活性剂的加入有利于保持活性组分的生物活性；实施例18～19的临界流速分别优于实施例9～10，说明表面活性剂的加入能够降低了上述生物活性纤维的制备方法中的临界转速，进而降低了生物活性纤维的生产条件，以有利于生物活性纤维的工业化大规模生产。

此外，由于对比例6和对比例7的通液流速较大，导致混合液进行静电纺丝的过程中呈液滴或液体状态，不能形成纤维状，由此可见，静电纺丝不适于较高的通液流速，而实施例5和实施例17中，离心纺丝的通液流速为1200mL/h，仍然能够得到生物活性纤维，说明离心纺丝更利于生物活性纤维的批量生产。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种生物活性纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将聚合物与活性组分混合，得到混合液，其中，所述聚合物选自黏均分子量为30万~200万的聚氧化乙烯及数均分子量为1万~130万的聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，所述活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种；及

将所述混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维，将所述混合液进行离心纺丝的操作中，离心转速为800转/分钟~1200转/分钟，离心温度为20℃~30℃，加入所述混合液的流速为0.01mL/h~1200mL/h；

所述将聚合物与活性组分混合的混合温度为20℃~30℃；

所述将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将所述聚合物、所述活性组分及水直接混合，得到所述混合液，其中，所述聚合物、所述活性组分及所述水的质量比为(15~80):(1~2):(71~909)。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中所述聚合物与所述活性组分的质量比为(15~80):(1~2)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中所述聚合物与所述活性组分的质量比为(15~20):(1~2)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述免疫细胞选自巨噬细胞及小鼠肿瘤细胞中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物、所述活性组分及所述水的质量比为20:1:179。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将聚合物与活性组分混合，得到混合液的操作具体为：将所述聚合物、所述活性组分、所述水及表面活性剂混合，得到所述混合液，其中，所述表面活性剂为槐糖脂，所述聚合物、所述活性组分、所述水及所述表面活性剂的质量比为(15~80):(1~2):(71~909):(2~10)。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述混合液进行离心纺丝的操作中，离心温度为23℃~25℃。

8.一种生物活性纤维，通过权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到。

9.权利要求8所述的生物活性纤维在制备组织工程支架材料或制备人造器官中的应用。

10.一种权利要求8所述的生物活性纤维的制备系统，其特征在于，包括：

混合装置，用于将聚合物与活性组分混合，得到混合液，其中，所述聚合物选自聚氧化乙烯及聚乙烯吡咯烷酮中至少一种，所述活性组分选自免疫细胞及NADH酶中至少一种；及

离心纺丝装置，用于将所述混合液进行离心纺丝，得到生物活性纤维。

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