CN111979593A - 聚乳酸复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚乳酸复合纤维及其制备方法,聚乳酸复合纤维的制备方法包括以下步骤。首先,将聚乳酸组成物溶解于共溶剂中,聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸(PLA)或聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)。之后,以干喷湿纺丝制程或电纺制程形成聚乳酸复合纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚乳酸复合纤维及其制备方法,尤其涉及一种改善生物相容性及生物分解均匀性的聚乳酸复合纤维及其制备方法。
背景技术
近年来,随着生物医疗产业的蓬勃发展,亲和性生物可分解纤维的开发成为重要研究目标之一。在先前技术中,聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)及胶原蛋白(亲水性高分子)等是最为常用的生物可分解纤维材料,聚乳酸聚甘醇酸共聚物可提供整体机械性质及支撑功能,胶原蛋白则是有利细胞贴附增生并可提供良好的生物相容性。然而,单一聚乳酸聚甘醇酸共聚物纤维/缝线具有生物相容性较弱的缺点。此外,通过表面胶原蛋白-几丁聚醣涂布的聚乳酸聚甘醇酸共聚物网状物(mesh)则具有降解分离不均的缺点。
基于上述,发展出一种能够改善生物相容性及生物分解均匀性的聚乳酸复合纤维及其制备方法,为目前所需研究的重要课题。
发明内容
本发明提供一种聚乳酸复合纤维及其制备方法,使胶原蛋白均匀分散于聚乳酸复合纤维中,取代现有单一聚乳酸纤维或以亲水性高分子(例如是胶原蛋白)表面涂覆在聚乳酸纤维上的方法,以改善生物相容性及生物分解均匀性。
本发明的聚乳酸复合纤维的制备方法包括以下步骤。首先,将聚乳酸组成物溶解于共溶剂中,聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸(PLA)或聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)。之后,以干喷湿纺丝制程或电纺制程形成聚乳酸复合纤维。
在本发明的一实施例中,共溶剂为四氟丙醇。
在本发明的一实施例中,聚乳酸聚甘醇酸共聚物中的乳酸单体与甘醇酸单体的摩尔比为10:90至90:10。
在本发明的一实施例中,以聚乳酸组成物的总重量计,胶原蛋白的含量为0.1wt%至85wt%,聚乳酸的含量为99.9wt%至15wt%。
在本发明的一实施例中,以聚乳酸组成物的总重量计,胶原蛋白的含量为0.1wt%至99.9wt%,聚乳酸聚甘醇酸共聚物的含量为99.9wt%至0.1wt%。
在本发明的一实施例中,当聚乳酸组成物包括胶原蛋白以及聚乳酸时,以干喷湿纺丝制程形成聚乳酸复合纤维。
在本发明的一实施例中,干喷湿纺丝制程包括温度为60℃至100℃的热延伸步骤,且热延伸步骤的热延伸倍率为2倍至10倍。
在本发明的一实施例中,胶原蛋白的重量平均分子量(Mw)介于2800Da至3200Da之间。
本发明的聚乳酸复合纤维使用上述聚乳酸复合纤维的制备方法,细胞增生率提升大于20%。
在本发明的一实施例中,聚乳酸复合纤维的纤维细度为7dtex至15dtex。
基于上述,本发明提供一种聚乳酸复合纤维及其制备方法,使胶原蛋白均匀分散于聚乳酸复合纤维中,通过将亲水性高分子分散在疏水性聚乳酸纤维结构中,形成一体复合纤维,取代现有单一聚乳酸纤维或以亲水性高分子(例如是胶原蛋白)表面涂覆在聚乳酸纤维上的方法,以改善生物相容性及生物分解均匀性,可使细胞增生率提升大于20%。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并作详细说明如下。
具体实施方式
在本文中,由“一数值至另一数值”表示的范围,是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此,某一特定数值范围的记载,涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围,如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
本发明提供一种聚乳酸复合纤维的制备方法,包括以下步骤。首先,将聚乳酸组成物溶解于共溶剂中,聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸(PLA)或聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)。之后,以干喷湿纺丝制程或电纺制程形成聚乳酸复合纤维。以下,将针对本发明的聚乳酸复合纤维的制备方法进行详细说明。
在本实施例中,共溶剂例如是四氟丙醇(TFP)。三氯甲烷(氯仿,Chloroform)或六氟异丙醇(HFIP)也是能够共溶聚乳酸及胶原蛋白的溶剂,但相较于本案的四氟丙醇,氯仿为1级毒化物,六氟异丙醇为急毒性物质吸入第4级,具有生态毒性,且此两种溶剂沸点较低(大约为58℃至61℃),较容易挥发,对于聚乳酸及胶原蛋白的溶解度也较本发明所使用的四氟丙醇低。相较之下,本发明所使用的四氟丙醇沸点较高(大约为107℃至109℃),挥发性较低,毒性也较低(下文中的细胞增生实验可加以证明),且对于聚乳酸及胶原蛋白的共溶溶解度也较高,因此,为较佳的共溶剂选择。
在本实施例中,聚乳酸组成物可包括胶原蛋白及聚乳酸(PLA)或聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA),胶原蛋白的重量平均分子量(Mw)例如是介于2800Da至3200Da之间。更详细而言,聚乳酸聚甘醇酸共聚物中的乳酸单体与甘醇酸单体的摩尔比例如是10:90至90:10。当聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸时,以聚乳酸组成物的总重量计,胶原蛋白的含量例如是0.1wt%至85wt%,较佳例如是5wt%至15wt%,聚乳酸的含量例如是99.9wt%至15wt%,较佳例如是95wt%至85wt%。当聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸聚甘醇酸共聚物时,以聚乳酸组成物的总重量计,胶原蛋白的含量为0.1wt%至99.9wt%,较佳例如是5wt%至15wt%,聚乳酸聚甘醇酸共聚物的含量为99.9wt%至0.1wt%,较佳例如是95wt%至85wt%。
在本实施例中,可通过干喷湿纺丝制程或电纺制程形成聚乳酸复合纤维。更详细而言,当聚乳酸组成物包括胶原蛋白以及聚乳酸时,较佳例如是以干喷湿纺丝制程形成聚乳酸复合纤维。并且,干喷湿纺丝制程较佳可包括温度例如是60℃至100℃的热延伸步骤,热延伸步骤的热延伸倍率例如是2倍至10倍,较佳例如是2.8倍至7.8倍,热延伸步骤能够使所制成的聚乳酸复合纤维强度增强。当聚乳酸组成物包括胶原蛋白以及聚乳酸聚甘醇酸共聚物时,较佳例如是以电纺制程形成聚乳酸复合纤维。在本实施例中,电纺制程中的聚乳酸组成物的浓度例如是0.1wt%至10wt%,且以聚乳酸组成物的总重量计,胶原蛋白的含量例如是5wt%至15wt%,故电纺液中的胶原蛋白的固含量例如是0.005wt%至1.5wt%。
本发明的所以选择干喷湿纺丝制程或电纺制程形成聚乳酸复合纤维的原因在于,胶原蛋白分子链间有很强的氢键使其无熔点,且在温度大于38℃时,其性质会变性(denature),无法保有其生理特性,因此,并不适合进行熔纺。本发明是将胶原蛋白及聚乳酸(PLA)或聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)共溶于四氟丙醇(TFP)溶剂中,适合在常温下进行干喷湿纺丝制程或电纺制程,不会影响胶原蛋白的性质,是相对较佳的选择。
本发明的聚乳酸复合纤维由如上述制备方法所制成,细胞增生率可提升大于20%,纤维细度例如是7dtex至15dtex,纤维强度可大于3gf/d,纤维伸度例如是15%至30%。
以下,通过实验例来详细说明上述实施例的聚乳酸复合纤维及其制备方法。然而,下述实验例并非用以限制本发明。
实验例
为了证明本发明所提出的制备方法制成的聚乳酸复合纤维可改善生物相容性及生物分解均匀性,以下特别作此实验例。
须说明的是,由于聚乳酸复合纤维的制备方法已于上文中详细地描述,因此,下文中有关聚乳酸复合纤维的制备,为求方便说明故省略制备细节的叙述。
聚乳酸组成物的制备
依据下方表1及表2所列出的成分比例制备聚乳酸组成物,其中表1的聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸(PLA),表2的聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸聚甘醇酸共聚物(PLGA)。胶原蛋白规格如下:GELITA/Bioactive Collagen Type I,分子量:大约3,000Da。聚乳酸聚甘醇酸共聚物中乳酸单体与甘醇酸单体的摩尔比为75:25。
表1
聚乳酸含量(wt%) | 胶原蛋白含量(wt%) | |
比较例1 | 100 | 0 |
实例1-1 | 95 | 5 |
实例1-2 | 90 | 10 |
实例1-3 | 85 | 15 |
表2
聚乳酸聚甘醇酸共聚物(wt%) | 胶原蛋白含量(wt%) | |
比较例2 | 100 | 0 |
实例2-1 | 95 | 5 |
实例2-2 | 90 | 10 |
实例2-3 | 85 | 15 |
聚乳酸复合纤维的制备
将表1的聚乳酸组成物以干喷湿纺丝制程形成聚乳酸复合纤维,并进行热延伸步骤,热延伸倍率以及所形成的纤维性质如下方表3所示。由下方表3可得知,通过热延伸步骤,可使本发明的聚乳酸复合纤维强度增强。更详细而言,实例1-1且热延伸倍率7.8x为本发明的较佳实例,其中胶原蛋白的含量为5wt%,在纤维细度、强度以及伸度各方面均呈现较佳表现。
表3
将表2的聚乳酸组成物以电纺制程形成聚乳酸复合纤维,电纺液浓度以及聚乳酸复合纤维的纤维径如下方表4所示,其中电纺制程的条件如下:距离20cm,电压40kv。
表4
表1的聚乳酸组成物也可以电纺制程形成聚乳酸复合纤维,电纺液浓度以及聚乳酸复合纤维的纤维径如下方表5所示,其中电纺制程的条件如下:距离20cm,电压40kv。
表5
细胞增生评估
将纤维母细胞(3T3)培养24小时,利用MTT细胞计数,以分光光度计在450nm测定其吸收值,评估纤维基材上的细胞增生情形,以评估生物相容性。针对本发明聚乳酸复合纤维的细胞增生评估结果如下方表6及表7所示,表6是以干喷湿纺丝制程形成聚乳酸复合纤维,并进行热延伸步骤,表7则是以电纺制程形成聚乳酸复合纤维,电纺制程的条件如下:距离20cm,电压40kv,电纺液浓度7.5wt%。由下方表6及表7可得知,本发明的聚乳酸复合纤维可促进细胞增生,具有良好的生物相容性。更详细而言,本发明的较佳实例为实例1-1,不但能提升生物相容性,还可保有一定程度的纤维强度。
表6
表7
综上所述,本发明提供一种聚乳酸复合纤维及其制备方法,使胶原蛋白均匀分散于聚乳酸复合纤维中,通过将亲水性高分子分散在疏水性聚乳酸纤维结构中,形成一体复合纤维,取代现有单一聚乳酸纤维或以亲水性高分子(例如是胶原蛋白)表面涂覆在聚乳酸纤维上的方法,以改善生物相容性及生物分解均匀性,在维持纤维强度的同时,还可使细胞增生率提升大于20%。此外,本发明选用的共溶剂较佳为四氟丙醇,沸点较高,挥发性较低,毒性也较低,且对于聚乳酸及胶原蛋白的共溶溶解度也较高,因此,为较佳的共溶剂选择。另一方面,本发明选择以干喷湿纺丝制程或电纺制程在常温下形成聚乳酸复合纤维,因此,不会影响胶原蛋白的性质。
虽然本发明已以实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何所属技术领域中技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更改与润饰,故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种聚乳酸复合纤维的制备方法,包括:
将聚乳酸组成物溶解于共溶剂中,所述聚乳酸组成物包括胶原蛋白及聚乳酸或聚乳酸聚甘醇酸共聚物;以及
以干喷湿纺丝制程或电纺制程形成所述聚乳酸复合纤维。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中所述共溶剂为四氟丙醇。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中所述聚乳酸聚甘醇酸共聚物中的乳酸单体与甘醇酸单体的摩尔比为10:90至90:10。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中以所述聚乳酸组成物的总重量计,所述胶原蛋白的含量为0.1wt%至85wt%,所述聚乳酸的含量为99.9wt%至15wt%。
5.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中以所述聚乳酸组成物的总重量计,所述胶原蛋白的含量为0.1wt%至99.9wt%,所述聚乳酸聚甘醇酸共聚物的含量为99.9wt%至0.1wt%。
6.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中当所述聚乳酸组成物包括所述胶原蛋白以及所述聚乳酸时,以所述干喷湿纺丝制程形成所述聚乳酸复合纤维。
7.根据权利要求6所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中所述干喷湿纺丝制程包括温度为60℃至100℃的热延伸步骤,且所述热延伸步骤的热延伸倍率为2倍至10倍。
8.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维的制备方法,其中所述胶原蛋白的重量平均分子量介于2800Da至3200Da之间。
9.一种聚乳酸复合纤维,使用如权利要求1至8中任一项所述的聚乳酸复合纤维的制备方法所制成,细胞增生率提升大于20%。
10.根据权利要求9所述的聚乳酸复合纤维,其中所述聚乳酸复合纤维的纤维细度为7dtex至15dtex。
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