CN115282345A - 兼备透气性和带电活性的组织修复膜及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开兼备透气性和带电活性的组织修复膜及其制备方法和用途。本发明的组织修复膜的材料性能优异，并且组织修复效果佳，不仅达到了人体组织的仿生量级电活性，同时其透气性能够防止在闭合环境下的组织缺氧坏死，其不可降解且防粘连性能可以更好地避免材料残留，同时没有金属离子的渗出，更是避免了潜在的生物安全性问题。此外，组织修复膜的不可降解特性使得其仿生电活性能够稳定保持，具备优异的生物反应性。

Description

兼备透气性和带电活性的组织修复膜及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及组织缺损修复及生物医用材料仿生设计技术领域，具体地涉及兼备透气性和带电活性的组织修复膜及其制备方法和用途。
背景技术
铁电高分子聚合物薄膜，如聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物具有优异的力学性能、高介电常数和电响应活性、良好的生物相容性和化学稳定性及不可降解性，广泛应用于组织工程、生物医学传感器及医用缝合线等。尽管聚偏二氟乙烯及其共聚物具有内在的自发极化特性并能够达到人体组织的仿生生理电位进而促进组织再生，但是现有实壁膜不透气导致在闭合环境下组织缺氧坏死的问题。
为了提高实壁膜的透气性，同时为了进一步改善实壁膜的可塑性和组织贴合性，可将仿生电活性聚合物薄膜制备成多孔的膜结构。多孔结构的仿生电活性聚合物薄膜由于具有良好的力学性能和可控的多孔结构，可广泛应用于医疗领域，如载药缓释生物材料、医用透气纱布及组织工程支架等。然而，电活性聚合物膜内部多孔结构的存在影响其极化，进而影响压电活性。
背景技术中的信息仅仅在于说明本发明的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为解决现有技术中的至少部分技术问题，本发明提供兼备透气性和带电活性的组织修复膜及其制备方法和用途。具体地，本发明包括以下内容。
本发明的第一方面，提供一种兼备透气性和带电活性的组织修复膜的制备方法，其包括以下步骤：
(1) 使铁电高分子聚合物溶解于有机溶剂中，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2) 向所述铁电高分子聚合物混合液中加入选自氧化锌、碳酸钙和钛酸钡中的至少一种的无机颗粒混合形成分散液；
(3) 由所述分散液铸膜制备薄膜得到初生膜，并将所述初生膜浸入酸性溶液中处理得到透气性聚合物薄膜；
(4) 将透气性聚合物薄膜置于80-100℃高温处理5-30分钟，然后自然冷却至室温，接下来进行电晕极化处理，由此得到兼备透气性和带电活性的组织修复膜。
在某些实施方案中，根据本发明所述的制备方法，其中，步骤(1)中的所述有机溶剂为非质子极性溶剂。
在某些实施方案中，根据本发明所述的制备方法，其中，所述无机物颗粒的直径为40 nm-100 nm。
在某些实施方案中，根据本发明所述的制备方法，其中，所述铁电高分子聚合物为聚偏氟乙烯及其共聚物中的一种或多种。
在某些实施方案中，根据本发明所述的制备方法，其中，所述酸性溶液的质量百分比浓度为1-50%，处理时间为6-24小时。
在某些实施方案中，根据本发明所述的制备方法，其中，所述电晕极化处理的参数包括：极化介质为空气、甲基硅油两种中的一种，极化电压为1kV-30kV，设置极头与样品间距离为1mm-50mm，极化温度25℃-100℃，极化时间为1分钟-60分钟。
本发明的第二方面，提供一种兼备透气性和带电活性的组织修复膜，其通过根据本发明第一方面所述的方法制备得到。
在某些实施方案中，根据本发明所述的兼备透气性和带电活性的组织修复膜，其中，所述组织修复膜的厚度为10-200μm。
在某些实施方案中，根据本发明所述的兼备透气性和带电活性的组织修复膜，其中，所述组织修复膜的压电常数为5pC/N以上，且在38℃，90%RH时所述组织修复膜的水蒸气透过量500g/m2·24h以上。
本发明的第三方面，提供第二方面所述的兼备透气性和带电活性的组织修复膜在组织缺损修复及生物医用材料中的用途。
本发明的技术效果包括：
1、本发明可以根据需要制备出兼备透气性和带电活性的铁电高分子聚合物组织修复膜，并且可通过无机颗粒、酸性溶液处理和高温处理的条件来控制聚合物薄膜的水蒸汽透过量。
2、本发明的组织修复膜具有优异的力学性能，拉伸强度可达30MPa，说明组织修改膜的耐拉伸性能有利于用作生物医用材料。本发明的组织修复膜表面和内部具有孔状结构呈海绵样，对水和血液具有更大的亲和能力，吸湿性能良好，且表面孔径小，如用于促进组织再生的医用植入材料，具备吸收渗出液和抵御外界细菌的双重有利功能。
3、本发明的制备方法工艺简单，对设备要求低且易于掌握，性能易于控制，价格经济。
4、本发明使用的铁电高分子聚合物具有优异的介电常数和良好的生物相容性，能够达到仿生效果的同时其生物安全性优异。可应用于载药缓释生物材料、医用透气纱布及组织工程支架等领域，具有良好的应用前景。
综上所述，本发明所提供的兼备透气性和带电活性组织修复膜的材料性能优异并且组织修复效果佳，不仅达到了人体组织的仿生量级电活性，同时其透气性能够防止在闭合环境下的组织缺氧坏死，不可降解且防粘连性能可以更好的避免材料残留，同时没有金属离子的渗出，更是避免了潜在的生物安全性问题。此外，组织修复膜的不可降解特性使得其仿生电活性能够稳定保持，具备优异的生物反应性，对于进一步改善组织缺损的修复再生具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例1所述兼备透气性和高电活性组织修复膜的表面和断面形貌扫描电镜图像。其中，左列图为带电致密膜，右列图为实施例1的膜。其中，带电致密膜为含氧化锌未进行酸蚀的膜。
图2为本发明实施例1所述兼备透气性和带电活性组织修复膜的EDS能谱分析结果。其中，左列图为带电致密膜，右列图为实施例1的膜。其中，带电致密膜为含氧化锌未进行酸蚀的膜。
图3为本发明实施例1所述兼备透气性和带电活性组织修复膜的拉伸强度(左)和水接触角(右)测试结果；
图4为本发明实施例1所述组织修复膜植入大鼠颅骨缺损4周的micro CT检测修复效果图片；
图5为本发明实施例2所述组织修复膜植入大鼠颅骨缺损4周的micro CT检测修复效果图片；
图6为本发明实施例3所述组织修复膜植入大鼠颅骨缺损4周的micro CT检测修复效果图片；
图7为本发明实施例4所述组织修复膜植入大鼠颅骨缺损4周的micro CT检测修复效果图片；
图8为本发明对比例1所得具有透气性的修复膜的压电常数测试结果。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“%”为基于重量的百分数。
本文中，术语“组织修复膜”是指用于组织缺损修复或者用作生物医用材料的高分子膜，特别是用于骨缺损，如颅骨缺损修复。优选地，是指用于在体内形成闭合环境的组织修复膜。与现有组织修复膜相比，本发明的组织修复膜兼备透气性和带电活性。
本文中，术语“透气性”是指气体如氧从膜的一侧穿过膜到达膜另一侧的性能。本文中，透气性特别是指在体内能够实现闭合环境下透过所需气体，特别是氧的能力。本文中透气性以38℃，90%RH条件下测得的水蒸汽透过量表征透气性。
本文中，术语“带电活性”是指材料具有压电活性，即受压力后在其内部产生微电流的性质。体内的骨组织等是天然的压电体，具有压电效应，其源于骨的胶原成分，通过完成机械能和电能的相互转换，可维持骨的正常生理活动和新陈代谢，有利于骨的塑形、改建和功能维持。骨骼因压电效应产生的极化可促进骨骼生长和愈合。机体内产生直接的压电生物学效应是：带负电面与缺损区域形成闭合的电场进而促进骨形成。本文中的带电活性是指能够模拟体内骨组织等的天然压电特性。因此本文的“带电活性”有时也称作“仿生电活性”。
制备方法
本发明的第一方面，提供兼备透气性和带电活性的组织修复膜的制备方法，其包括但不限于以下步骤(1)-(4)：
(1) 使铁电高分子聚合物溶解于有机溶剂中，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2) 向所述铁电高分子聚合物混合液中加入选自氧化锌、碳酸钙和钛酸钡中至少一种的无机颗粒混合形成分散液；
(3) 由所述分散液铸膜制备薄膜得到初生膜，并将所述初生膜浸入酸性溶液中处理得到透气性聚合物薄膜；
(4) 将透气性聚合物薄膜置于80-100℃高温处理5-30分钟，然后自然冷却至室温，接下来进行电晕极化处理，由此得到兼备透气性和带电活性的组织修复膜。
本领域技术人员应理解，编号(1)、(2)等仅为了区别不同步骤的目的，并没有表示步骤先后顺序的含义。只要能够实现本发明的目的，上述步骤的顺序并不特别限定。此外，两个以上的上述步骤可合并同时进行，例如步骤(1)和(2)可同时进行，即两个步骤可以同时分别进行，或者将步骤(1)和(2)合并为一个步骤进行，此时可以例如将铁电高分子聚合物和无机颗粒同时混合于有机溶剂中进行混合。另外，本领域技术人员还应理解的是，在上述步骤(1)-(4)前后，或这些任意步骤之间还可包含其他步骤或操作，例如进一步优化和/或改善本发明所述的方法。下面详细说明各步骤。
步骤(1)
本发明中，步骤(1)为制备聚合物混合液或溶液的步骤，其包括将铁电高分子聚合物溶解于有机溶剂中。
本发明中，铁电高分子聚合物不特别限定，可以本领域已知的任何聚合物。示例性地，铁电高分子聚合物包括聚偏氟乙烯或其共聚物，其实例包括但不限于聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚偏氟乙烯-三氟乙烯。本发明可以使用上述聚合物中的一种，也可以使用其中两种以上的组合。在组合使用两种以上的情况下，每种聚合物的用量或各聚合物之间的用量比不特别限定，可由本领域技术人员根据实际需要而自由设定。铁电高分子聚合物的分子量不限定，一般为20-100万道尔顿之间，优选30-80万道尔顿之间，更优选40-60万道尔顿之间。
本发明中，有机溶剂不特别限定，优选非质子极性溶剂，其实例包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、三氯甲烷、甲醇和乙酸乙酯中的一种或多种，特别优选包含N,N-二甲基甲酰胺。本发明的溶剂可以是单一溶剂，也可以使用混合溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺和甲苯的混合溶剂、N,N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷的混合溶剂。混合溶剂时各溶剂的比例不特定，可以是任何比例，只要不影响本发明目的实现即可。
本发明中，铁电高分子聚合物与有机溶剂的用量比以使铁电高分子聚合物基于重量为5-40%为宜，优选10-30%。铁电高分子聚合物的比例过低，则所得修复膜的带电性能趋于降低。另一方面，如果铁电高分子聚合物的比例过高，则透气性变差。
本发明中，为了促进铁电高分子聚合物与有机溶剂之间的混合，在混合时可例如进行搅拌。搅拌条件不限定，可以通过已知的任何搅拌方式进行，搅拌时间也不特定，只需使两者充分混合或溶解完全即可。另外，为了促进两者之间的混合，可考虑提高铁电高分子聚合物与有机溶剂混合时的温度，但该温度需低于有机溶剂的沸点，并同时低于步骤(4)中高温处理时的最低温度，即低于80℃，优选低于70℃。
步骤(2)
本发明中，步骤(2)为混合无机颗粒的步骤，其包括向铁电高分子聚合物混合液加入无机颗粒混合形成分散液的步骤。其中无机颗粒为用于提高膜透气性的颗粒。无机颗粒的大小一般为粒径40 nm-100 nm，优选50-90 nm。此粒径范围有利于无机颗粒在聚合物混合物中的均匀分散。如果无机颗粒的粒径过大，虽然所得修复膜的透气性提高，但是极化后的带电性变差，此外修复膜的强度变低，并且无机颗粒在聚合物混合物中倾向于沉淀，不利于分散。另一方面，如果无机颗粒的粒径过小，则透气性能趋于变差，并且无机颗粒之间在加入聚合物混合液时容易团聚，同样不利于分散，从而影响所得修复膜的透气性和强度。
本发明中，无机颗粒的用量以基于步骤(2)所得分散液的重量计为5-15%为宜。如果用量过低，则透气性能变差，达不到体内封闭区域组织所需的透气所需。另一方面，如果用量过高，则极化后的带电性变差，甚至影响修复膜的强度。
本发明，无机颗粒选自氧化锌、碳酸钙和钛酸钡。本发明可以使用上述颗粒中的一种，也可以组合使用其中两种以上。例如钛酸钡与氧化锌的组合，钛酸钡与碳酸钙的组合，或者钛酸钡与氧化锌和碳酸钙三者的组合。
在组合使用的情况下，每种颗粒的用量比不特别限定，可以是任意所需的比例。
本发明中，为了促进无机颗粒在聚合物混合液中的混合或分散，在混合时可例如进行搅拌。搅拌条件不限定，可以通过已知的任何搅拌方式进行，搅拌时间也不特定，只需使两者充分混合或溶解完全即可。优选地，进一步通过震荡处理来促进无机颗粒的分散。例如通过超声震荡处理规定时间，如10分钟-3小时来促进均匀分散。
步骤(3)
本发明的步骤(3)为透气性聚合物薄膜制备步骤，其包括由步骤(3)得到的分散液铸膜制备薄膜得到初生膜，并将初生膜浸入酸性溶液中处理得到透气性聚合物薄膜。
本发明中，铸膜包括将分散液涂覆于基体的至少部分表面。其中，基体一般为平板状，其材料不限定，其实例包括但不限于玻璃、不锈钢、塑料和/或陶瓷等。铸膜还包括利用刮刀刮膜以控制薄膜的平整性和/或厚度。
本发明中，酸性溶液不特别限定，其实例包括但不限于盐酸、硫酸、硝酸、碳酸的水溶液等。本发明可以使用上述酸中的一种，也可以使用两种以上的组合。在组合的情况下，每种酸的比例不特别限定。酸性溶液中酸的浓度不特别限定，只要能够使溶液中的pH低于7，优选6，更优选5即可。一般情况下，酸在水溶液中的质量百分比浓度为5-60%，优选6-50%，更优选10-40%。酸性溶液处理的时间不限定，一般是10分钟-3天，优选30分钟-48小时，如1小时、5小时、10小时、15小时、20小时、25小时、30小时等。通过酸性溶液的处理提高组织修复膜的透气性。酸的浓度与处理时间一般与无机颗粒的含量、高分子聚合物的浓度等相关。
步骤(4)
本发明中，步骤(4)为高温处理和电晕极化处理步骤，包括将透气性聚合物薄膜置于80-100℃高温处理5-30分钟，然后自然冷却至室温，接下来进行电晕极化处理，由此得到兼备透气性和带电活性的组织修复膜。
本发明中，高温处理用于降低酸性溶液处理所引起的对于电晕极化的不利影响，提高极化后膜材料的带电性能。高温处理一般是将透气性聚合物薄膜置于80-100℃处理5-30分钟。高温可以是例如85℃、90℃、95℃和100℃等。如果温度过低，则对于减少电晕极化的不利影响的作用倾向于变弱，甚至不起作用。如果温度过高，则膜材料的透气性倾向于变差，甚至不能达到体内封闭区域氧等交换所需。
本发明中，电晕极化处理的参数包括极化介质为空气、甲基硅油两种中的一种，极化电压为1kV-30kV，更优选2 kV -25 kV。设置极头与样品间距离为1mm-50mm，例如5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm和35mm等。极化温度20℃-100℃，例如25、30、35或40℃。极化时间为1分钟-60分钟，例如5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟等。
可选步骤
除了上述步骤(1)-(4)之外，本发明的制备方法还可包括其他可选步骤。示例性地，在步骤(2)-(3)之间进一步包括可选地对基体进行处理的步骤。示例性地，在步骤(3)-(4)之间进一步包括可选地对铸膜进行烘干的步骤。
本发明中，对基体进行处理的步骤包括将基体材料进行擦拭或洗涤。本发明中，擦拭试剂优选为无水乙醇，擦拭的具体过程为：用蘸有无水乙醇的擦镜纸进行擦拭。洗涤优选包括依次进行丙酮洗涤、第一去离子水洗涤、无水乙醇洗涤和第二去离子水洗涤。本发明中，优选为第一去离子水洗涤、无水乙醇洗涤和第二去离子水洗涤。本发明对上述洗涤过程中各洗涤试剂不做具体用量的限定。
本发明中，烘干步骤包括对聚合物铸膜液倾倒于基体上的刮膜在30-75℃下烘干10分钟-24小时，优选30分钟-20小时，更优选1小时-10小时，如2小时、4小时、6小时、8小时等。烘干温度过高或烘干时间过长，则影响所得膜材料的透气性。如果烘干温度过低或烘干时间过短，则不能有利除去溶剂，影响膜材料的性能。
实施例1
(1)首先在37℃温度下以10wt%的比例将铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)与有机溶剂DMF混合，搅拌2h使其完全溶解，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2)将10wt%的无机颗粒ZnO(平均粒径80nm)加入步骤(1)所得的铁电高分子聚合物混合液中，搅拌6h以上或过夜使其充分溶解，然后超声震荡1h形成均匀分散液；
(3)将步骤(2)所得的分散液倾倒于第一去离子水、无水乙醇和第二去离子水清洗过的玻璃板上铸膜，并用刮刀刮膜，在60℃下烘干4h，使溶剂完全挥发，并得到聚合物薄膜；
(4)将步骤(3)制备的初生膜浸入37%盐酸溶液中浸泡12小时及以上；
(5)将步骤(4)制备的薄膜取出，使用去离子水洗涤数次，拿出在37℃ 下吹扫3小时即得到聚合物薄膜；
(6)将步骤(5)中制备的聚合物薄膜置于90℃高温处理15分钟，然后将所得的膜材料置于电晕极化装置样品台进行极化处理，极化参数为：极化介质为空气，极化电压为21kV，设置极头与样品间距离为15 mm，极化温度37 ℃，极化时间为30min，即得到仿生电活性透气薄膜。
通过以上步骤所得的兼备透气性和带电活性的组织修复膜的主要成分为铁电高分子聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)，膜厚为50 μm。
使用C360M水蒸汽透过率测试系统对所得兼备透气性和带电活性的组织修复膜的水蒸气透过量进行测试，测试条件为38℃，90%RH，重点观察所述组织修复膜的水蒸气透过量。
将所得兼备透气性和带电活性的组织修复膜植入大鼠颅骨缺损部位，以带电致密膜(经无机颗粒处理及后续高温处理、未经酸处理)作为对照组，术后4周取材进行micro-CT观察和分析，重点观察颅骨的临界骨缺损的修复再生情况。
实施例2
(1)首先在37℃温度下以15wt%的比例将铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)与有机溶剂DMF混合，搅拌4h使其完全溶解，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2)将8wt%无机颗粒ZnO(平均粒径60nm)加入步骤(1)所得的铁电高分子聚合物混合液中，搅拌18h使其充分溶解，然后超声震荡2h形成均匀分散液；
(3)将步骤(2)所得的分散液倾倒于丙酮清洗过的玻璃板上铸膜，并用刮刀刮膜，在40℃下烘干6h，使溶剂完全挥发，并得到聚合物薄膜；
(4)将步骤(3)制备的初生膜浸入30%盐酸溶液中浸泡12小时；
(5)将步骤(4)制备的薄膜取出，使用去离子水洗涤数次，拿出在37℃下吹扫1小时即得到聚合物薄膜；
(6)将步骤(5)中制备的聚合物薄膜置于100℃高温处理20分钟，然后将所得的膜材料置于电晕极化装置样品台进行极化处理，极化参数为：极化介质为空气，极化电压为21kV，设置极头与样品间距离为18 mm，极化温度50℃，极化时间为15 min，即得到仿生电活性透气薄膜。
通过以上步骤所得的仿生电活性透气薄膜的主要成分为铁电高分子聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)，膜厚为100μm。
将所得具有多孔结构的仿生电活性透气薄膜植入大鼠颅骨缺损部位，以致密薄膜(同实施例1)作为对照组，术后4周取材进行micro-CT观察和分析，重点观察颅骨的临界骨缺损的修复再生情况。
实施例3
(1)首先在37℃温度下以10wt%的比例将铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)与有机溶剂DMF混合，搅拌3h使其完全溶解，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2)将10wt%无机颗粒ZnO(平均粒径80nm)加入步骤(1)所得的铁电高分子聚合物混合液中，搅拌18h使其充分溶解，然后超声震荡0.5h形成均匀分散液；
(3)将步骤(2)所得的分散液倾倒于丙酮清洗过的玻璃板上铸膜，并用刮刀刮膜，在50℃下烘干6h，使溶剂完全挥发，并得到聚合物薄膜；
(4)将步骤(3)制备的初生膜浸入20%盐酸溶液中浸泡18h；
(5)将步骤(4)制备的薄膜取出，使用去离子水洗涤数次，拿出在37℃ 下吹扫2h即得到聚合物薄膜；
(6)将步骤(5)中制备的聚合物薄膜置于100℃高温处理15分钟，然后将所得的膜材料置于电晕极化装置样品台进行极化处理，极化参数为：极化介质为空气，极化电压为21kV，设置极头与样品间距离为21 mm，极化温度40 ℃，极化时间为40 min，即得到仿生电活性透气薄膜。
通过以上步骤所得的仿生电活性透气薄膜的主要成分为铁电高分子聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)，膜厚为30 μm。
将所得仿生电活性透气薄膜植入大鼠颅骨缺损部位，以致密薄膜(同实施例1)作为对照组，术后4周取材进行micro-CT观察和分析，重点观察颅骨的临界骨缺损的修复再生情况。
实施例4
(1)首先在37℃温度下以30wt%的比例将铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)与有机溶剂DMF混合，搅拌6h使其完全溶解，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2)将12wt%的无机颗粒碳酸钙(平均直径80nm)加入步骤(1)所得的铁电高分子聚合物混合液中，搅拌24h使其充分溶解，然后超声震荡1h形成均匀分散液；
(3)将步骤(2)所得的分散液倾倒于丙酮清洗过的玻璃板上铸膜，并用刮刀刮膜，在50℃下烘干8h，使溶剂完全挥发，并得到聚合物薄膜；
(4)将步骤(3)制备的初生膜浸入40%盐酸溶液浸泡6小时；
(5)将步骤(4)制备的薄膜取出，使用去离子水洗涤数次，拿出在37℃ 下吹扫0.5h即得到所述具有多孔结构的聚合物薄膜；
(6)将步骤(5)中制备的聚合物薄膜置于100℃高温处理5分钟，然后将所得的膜材料置于电晕极化装置样品台进行极化处理，极化参数为：极化介质为空气，极化电压为21kV，设置极头与样品间距离为35 mm，极化温度25 ℃，极化时间为10 min，即得到生电活性透气薄膜。
通过以上步骤所得的仿生电活性透气薄膜的主要成分为铁电高分子聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)，膜厚为20 μm。
将上述所得仿生电活性透气薄膜植入大鼠颅骨缺损部位，以致密薄膜(同实施例1)作为对照组，术后4周取材进行micro-CT观察和分析，重点观察颅骨的临界骨缺损的修复再生情况。
对比例1
与实施例1的区别在于：将10wt%的无机颗粒ZnO(平均粒径100nm)和铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)磁力搅拌分散在有机溶剂DMF中，形成均匀分散液，超声震荡后得到聚合物铸膜液；将所得的聚合物铸膜液涂覆流延化于丙酮清洗过的玻璃板上，加热烘干使溶剂完全挥发，并得到聚合物薄膜；将其浸入20%盐酸溶液中浸泡18h；洗涤烘干后将所得的膜材料置于电晕极化装置样品台进行极化处理，得到仿生电活性透气薄膜，膜厚为30 μm。
用ZJ-3AN准静态d33测定仪测试了修复膜的压电常数，结果如图8所示。结果显示对比例1所得的修复膜的压电常数为3.5pC/N，远低于实施例1组织修复膜的压电常数。
对比例2
除了将步骤(3)中的烘干温度升至90℃，烘干时间变为5小时外，以与实施例1相同的方式制备修复膜。
对比例3
除将无机颗粒的平均粒径变为200nm以外，以与实施例1相同的方式制备修复膜。
表1
Figure 642040DEST_PATH_IMAGE001
尽管本发明已经参考示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的示例性实施方案做多种调整或变化。权利要求的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。

Claims (10)

1.一种兼备透气性和带电活性的组织修复膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 使铁电高分子聚合物溶解于有机溶剂中，形成铁电高分子聚合物混合液；
(2) 向所述铁电高分子聚合物混合液中加入选自氧化锌、碳酸钙和钛酸钡中至少一种的无机颗粒混合形成分散液；
(3) 由所述分散液铸膜制备薄膜得到初生膜，并将所述初生膜浸入酸性溶液中处理得到透气性聚合物薄膜；和
(4) 将透气性聚合物薄膜置于80-100℃高温处理5-30分钟，然后自然冷却至室温，接下来进行电晕极化处理，由此得到兼备透气性和带电活性的组织修复膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的所述有机溶剂为非质子极性溶剂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机物颗粒的直径为40 nm-100nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁电高分子聚合物为聚偏氟乙烯及其共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液的质量百分比浓度为1-50%，处理时间为6-24小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电晕极化处理的参数包括：极化介质为空气、甲基硅油两种中的一种，极化电压为1kV-30kV，设置极头与样品间距离为1mm-50mm，极化温度25℃-100℃，极化时间为1分钟-60分钟。
7.一种兼备透气性和带电活性的组织修复膜，其特征在于，通过根据权利要求1-6任一项所述的方法制备得到。
8.根据权利要求7所述的兼备透气性和带电活性的组织修复膜，其特征在于，所述组织修复膜的厚度为10-200μm。
9.根据权利要求7所述的兼备透气性和带电活性的组织修复膜，其特征在于，所述组织修复膜的压电常数为5pC/N以上，且在38℃，90%RH时所述组织修复膜的水蒸气透过量500g/m2·24h以上。
10.根据权利要求7-9任一项所述的兼备透气性和带电活性的组织修复膜在组织缺损修复及生物医用材料中的用途。
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