CN109289083A - 一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米纤维支架的制备技术领域，具体涉及一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，包括如下步骤：(1)利用聚己内酯(PCL)和氯化镧(LaCl3)配制得到PCL/LaCl3纺丝液；(2)利用明胶(GE)与LaCl3溶液配制得到GE/LaCl3纺丝液；(3)将上述步骤两种纺丝液置于双喷头静电纺丝设备中，分别设置两种纺丝液的纺丝参数；启动所述双喷头静电纺丝设备，在接受装置上接收纺丝液静电作用下产生射流，得到纳米纤维支架；将所述纳米纤维支架真空冷冻干燥和灭菌处理。本发明制备的纳米纤维支架能促进细胞增殖并具有良好的生物相容性以及较佳的抗炎抑菌性能，可用于治疗皮肤伤口。

Description

一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法
技术领域
本发明属于纳米纤维支架的制备技术领域，具体涉及一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法。
背景技术
静电纺丝是一种简单且低成本的技术，于1934年首次获得专利，已被广泛用于制造高表面积和高孔隙度的纳米纤维支架。实际上，由于它们的结构和生物功能与细胞外基质相似，静电纺丝技术制备的纳米纤维膜已广泛应用于组织工程和伤口敷料，通过在支架内混合抗炎材料积极促进伤口愈合的电纺材料的开发仍有待解决。
明胶是一种生物降解性和生物相容性较好且成本相对较低的天然生物聚合物，通常用作药物输送和伤口敷料的密封剂等。聚己内酯(PCL)是FDA批准的可生物降解合成物。聚酯聚合物具有低熔点(约60℃)和比天然聚合物更好的加工性。纤维的机械性能能够支持矿化组织形成，并且可能适用于伤口处理。但PCL是疏水性的，限制其在体内的直接使用。因此，GE和PCL的联合使用将使支架更具亲水性和生物相容性，从而改善细胞附着、生长、迁移、增殖。
化学活性稀土元素已显示具有抗炎，抗肿瘤和抗病毒特性以及抑制细菌和促进正常细胞生长。镧(La)元素为化学活性稀土元素一种，其具有活泼物理和化学性质，已有研究表明La能与脂多糖结合，降低其毒性，减少炎症介质的分泌，抑制肝脏中胸腺细胞的凋亡，并减少脂多糖攻击小鼠的肺损伤。此外，La可以促进正常组织细胞的增殖，并显着抑制肿瘤细胞的增殖。但La在促进皮肤伤口愈合方面目前未见报道。基于以上思路，本发明设计将La加入到电纺纳米纤维制备中，从而制备出一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架。
发明内容
本发明提供一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，本发明制备的纳米纤维支架能促进细胞增殖并具有良好的生物相容性，可用于治疗皮肤伤口。
具体技术方案如下：一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：将聚己内酯(PCL)溶解在1-2-二氯乙烷与无水乙醇的混合溶剂中；
步骤S2：将氯化镧(LaCl3)溶解于去离子水中配制为LaCl3溶液，将所述 LaCl3溶液加入步骤S1配制的溶液中，得到PCL/LaCl3纺丝液；
步骤S3：将明胶(GE)溶解于甲酸与无水乙醇的混合溶剂中；
步骤S4：将所述LaCl3溶液加入S3配制的溶液中，得到GE/LaCl3纺丝液；
步骤S5：将所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液置于双喷头静电纺丝设备的两个注射器中，调节所述双喷头静电纺丝设备的两个喷丝头到接收装置的距离，分别设置所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数；启动所述双喷头静电纺丝设备，在接受装置上接收所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液静电作用下产生射流，得到纳米纤维支架；
步骤S6：将所述纳米纤维支架真空冷冻干燥和灭菌处理，即得到促进皮肤伤口愈合的PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架。
在某些实施方式中，所述步骤S1中，所述PCL溶液的浓度为5％-25％，且所述PCL的分子量为6-20万，所述1-2-二氯乙烷与无水乙醇的混合溶剂中1-2- 二氯乙烷与无水乙醇的体积比为1:1-3:1。
在某些实施方式中，所述LaCl3溶液的浓度为0.1％-1％。
在某些实施方式中，其特征在于：所述步骤S3中的所述GE溶液的浓度为 10％-30％，且所述GE的分子量为6-20万，所述甲酸与无水乙醇的混合溶剂中甲酸与无水乙醇的体积比为1:1-3:1。
在某些实施方式中，所述步骤S5中，所述双喷头静电纺丝设备配套设置有两个高压电源和两套推进装置，所述接收装置设置为共同的接受滚筒。
在某些实施方式中，所述共同的接收滚筒转速为200-500r/min。
在某些实施方式中，所述PCL/LaCl3纺丝液的纺丝参数为：纺丝电压为10-30KV，推进速率为50-120μL/min，接受距离为15-30cm；
GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数为：纺丝电压为10-30KV，推进速率30-60为μL/min，接受距离为15-30cm。
在某些实施方式中，所述步骤S6中真空冷冻干燥的初始温度设为-50℃至 -20℃，真空冷冻干燥的时间为24-48小时，灭菌方式为环氧乙烷(EO)灭菌。
本发明具有以下有益效果：本发明采用造价低廉，易于加工，具有良好的生物降解性和生物相容性的聚合物；将GE和PCL的性能相结合使纳米纤维支架更具亲水性和生物相容性，同时具有高孔隙率，良好的体外降解速率和无毒性，从而改善细胞附着、生长、迁移、增殖性能。纳米纤维支架上的La元素使纳米纤维支架具有抗炎、抑菌和促进正常细胞生长的作用，能够显著降低伤口被感染的几率，有效促进皮肤伤口的愈合。
附图说明
图1是本发明的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对发明进一步详细说明。
实施例一
本发明提供一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，具体步骤如下：
1、配制PCL/LaCl3纺丝液
步骤S1：将PCL溶解在1-2-二氯乙烷与无水乙醇按照体积比2:1混合的溶剂中，PCL溶液的浓度为10％，以及PCL的分子量为10万；
步骤S2：将氯化镧(LaCl3)溶解于去离子水中配制为0.3％的LaCl3溶液，将0.3％的LaCl3溶液加入步骤S1配制的溶液中，得到PCL/LaCl3纺丝液；
2、配置GE/LaCl3纺丝液
步骤S3：将明胶(GE)溶解于甲酸与无水乙醇按照体积比为2:1混合的溶剂中，GE溶液的浓度为10％，以及GE的分子量为6万；
步骤S4：将0.3％的LaCl3溶液加入S3配制的溶液中，得到GE/LaCl3纺丝液；
3、静电纺丝制备PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架
步骤S5：将所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液置于双喷头静电纺丝设备的两个注射器中，配套设置有两个高压电源和两套推进装置，调节所述双喷头静电纺丝设备的两个喷丝头到接收装置的距离，分别设置PCL/ LaCl3纺丝液纺丝参数(纺丝电压15KV，推进速率100μL/min，接受距离20cm) 和GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数(纺丝电压15KV，推进速率30μL/min，接受距离20cm)；启动所述双喷头静电纺丝设备，在共同的接收滚筒(转速为200 r/min)上接收所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液静电作用下产生射流，得到纳米纤维支架；
步骤S6：将所述纳米纤维支架真空冷冻干燥48小时(初始温度设置为-50℃) 和利用EO进行灭菌处理，得到促进皮肤伤口愈合的PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架。
实施例二
本发明提供一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，具体步骤如下：
1、配制PCL/LaCl3纺丝液
步骤S1：将PCL溶解在1-2-二氯乙烷与无水乙醇按照体积比1:1混合的溶剂中，PCL溶液的浓度为5％，以及PCL的分子量为20万；
步骤S2：将氯化镧(LaCl3)溶解于去离子水中配制为0.1％的LaCl3溶液，将0.1％的LaCl3溶液加入步骤S1配制的溶液中，得到PCL/LaCl3纺丝液；
2、配置GE/LaCl3纺丝液
步骤S3：将明胶(GE)溶解于甲酸与无水乙醇按照体积比为1:1混合的溶剂中，GE溶液的浓度为20％，以及GE的分子量为10万；
步骤S4：将0.1％的LaCl3溶液加入S3配制的溶液中，得到GE/LaCl3纺丝液；
3、静电纺丝制备PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架
步骤S5：将所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液置于双喷头静电纺丝设备的两个注射器中，配套设置有两个高压电源和两套推进装置，调节所述双喷头静电纺丝设备的两个喷丝头到接收装置的距离，分别设置PCL/ LaCl3纺丝液纺丝参数(纺丝电压10KV，推进速率50μL/min，接受距离30cm) 和GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数(纺丝电压10KV，推进速率60μL/min，接受距离15cm)；启动所述双喷头静电纺丝设备，在共同的接收滚筒(转速为300 r/min)上接收所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液静电作用下产生射流，得到纳米纤维支架；
步骤S6：将所述纳米纤维支架真空冷冻干燥24小时(初始温度设置为-20℃) 和利用EO进行灭菌处理，得到促进皮肤伤口愈合的PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架。
实施例三
本发明提供一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，具体步骤如下：
1、配制PCL/LaCl3纺丝液
步骤S1：将PCL溶解在1-2-二氯乙烷与无水乙醇按照体积比3:1混合的溶剂中，PCL溶液的浓度为25％，以及PCL的分子量为6万；
步骤S2：将氯化镧(LaCl3)溶解于去离子水中配制为0.1％的LaCl3溶液，将1％的LaCl3溶液加入步骤S1配制的溶液中，得到PCL/LaCl3纺丝液；
2、配置GE/LaCl3纺丝液
步骤S3：将明胶(GE)溶解于甲酸与无水乙醇按照体积比为3:1混合的溶剂中，GE溶液的浓度为30％，以及GE的分子量为20万；
步骤S4：将1％的LaCl3溶液加入S3配制的溶液中，得到GE/LaCl3纺丝液；
3、静电纺丝制备PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架
步骤S5：将所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液置于双喷头静电纺丝设备的两个注射器中，配套设置有两个高压电源和两套推进装置，调节所述双喷头静电纺丝设备的两个喷丝头到接收装置的距离，分别设置PCL/ LaCl3纺丝液纺丝参数(纺丝电压30KV，推进速率120μL/min，接受距离15cm) 和GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数(纺丝电压30KV，推进速率40μL/min，接受距离30cm)；启动所述双喷头静电纺丝设备，在共同的接收滚筒(转速为500 r/min)上接收所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液静电作用下产生射流，得到纳米纤维支架；
步骤S6：将所述纳米纤维支架真空冷冻干燥36小时(初始温度设置为-30℃) 和利用EO进行灭菌处理，得到促进皮肤伤口愈合的PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架。
综上所述，本发明采用造价低廉，易于加工，具有良好的生物降解性和生物相容性的聚合物；将GE和PCL的性能相结合使纳米纤维支架更具亲水性和生物相容性，同时具有高孔隙率，良好的体外降解速率和无毒性，从而改善细胞附着、生长、迁移、增殖。纳米纤维支架上的La元素使纳米纤维支架具有抗炎、抑菌和促进正常细胞生长的作用，能够显著降低伤口被感染的几率，有效促进皮肤伤口的愈合。
上述仅本发明较佳可行实施例，并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的技术人员，在本发明的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1：将聚己内酯(PCL)溶解在1-2-二氯乙烷与无水乙醇的混合溶剂中；
步骤S2：将氯化镧(LaCl3)溶解于去离子水中配制为LaCl3溶液，将所述LaCl3溶液加入步骤S1配制的溶液中，得到PCL/LaCl3纺丝液；
步骤S3：将明胶(GE)溶解于甲酸与无水乙醇的混合溶剂中；
步骤S4：将所述LaCl3溶液加入S3配制的溶液中，得到GE/LaCl3纺丝液；
步骤S5：将所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液置于双喷头静电纺丝设备的两个注射器中，调节所述双喷头静电纺丝设备的两个喷丝头到接收装置的距离，分别设置所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数；启动所述双喷头静电纺丝设备，在接受装置上接收所述PCL/LaCl3纺丝液和所述GE/LaCl3纺丝液静电作用下产生的射流，得到纳米纤维支架；
步骤S6：将所述纳米纤维支架真空冷冻干燥和灭菌处理，即得到促进皮肤伤口愈合的PCL/GE/LaCl3纳米纤维支架。
2.根据权利要求1所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述PCL溶液的浓度为5％-25％，且所述PCL的分子量为6-20万，所述1-2-二氯乙烷与无水乙醇的混合溶剂中1-2-二氯乙烷与无水乙醇的体积比为1:1-3:1。
3.根据权利要求1所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述LaCl3溶液的浓度为0.1％-1％。
4.根据权利要求1所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的所述GE溶液的浓度为10％-30％，且所述GE的分子量为6-20万，所述甲酸与无水乙醇的混合溶剂中甲酸与无水乙醇的体积比为1:1-3:1。
5.根据权利要求1所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述双喷头静电纺丝设备配套设置有两个高压电源和两套推进装置，所述接收装置设置为共同的接受滚筒。
6.根据权利要求5所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述共同的接收滚筒转速为200-500r/min。
7.根据权利要求1所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述PCL/LaCl3纺丝液的纺丝参数为：纺丝电压为10-30KV，推进速率为50-120μL/min，接受距离为15-30cm；
GE/LaCl3纺丝液的纺丝参数为：纺丝电压为10-30KV，推进速率30-60为μL/min，接受距离为15-30cm。
8.根据权利要求1所述的促进皮肤伤口愈合的纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中真空冷冻干燥的初始温度设为-50℃至-20℃，真空冷冻干燥的时间为24-48小时，所述灭菌的方式为环氧乙烷(EO)灭菌。
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