CN1727530A - 芯/壳结构的超细纤维膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯/壳结构的超细纤维膜材料及其制备方法,属于组织修复材料技术。该膜材料是由以直径为100-300nm的PVP纤维为芯,和以直径为300-600nm的PLA纤维为壳构成的芯/壳结构的超细纤维而形成,膜厚度为10μm-100μm。其制备方法包括以下过程:将重均相对分子质量为16~130万的PVP溶于N,N-二甲基甲酰胺与乙醇的混和溶剂,配成质量浓度为4-10%内毛细管电纺溶液;将PLA溶于N,N-二甲基甲酰胺与丙酮混和溶剂,配成质量浓度为20-25%外毛细管电纺溶液,将配好的两种溶液分别注入到同轴复合电纺装置中进行静电纺丝,形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。本发明的优点在于,由芯/壳结构超细纤维构成的膜材料,具有吸水率高、生物降解优良、细胞亲和性好等优点,其制备方法过程简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种芯/壳结构的超细纤维膜材料及其制备方法,更确切地说涉及一种PVP/PLA的芯/壳结构的超细纤维膜材料及其制备方法,属于组织修复材料技术。
背景技术
由静电纺丝可以制备直径为纳米级至亚微米级的超细纤维,由超细纤维所构成的无纺膜具有很高的孔隙率和比表面积,因此在药物释放载体、组织工程支架和功能材料等方面具有广阔的应用前景。近年来,对静电纺丝装置的改进使得静电纺丝技术得到了新的发展,同轴静电纺丝就是其中一种。利用这种新型静电纺丝方法可以将两种不同的原料制备成核/壳、中空以及多孔结构的超细纤维。
Larsen等人最早提出了同轴喷丝装置可以制备核/壳结构的纳米纤维设想,但是在他们实验中,不稳定性使其喷射细流和核/壳结构的纳米纤维遭到破坏,他们同时分析了很多影响同轴纺丝的因素,包括纺丝溶液的粘度、电导率、表面张力以及电压和流速的影响(Larsen G,Velarde-Ortiz R,Minchow K,et al.A method for making inorganic and hybrid(organic/inorganic)fibers and vesicles with diameters in the submicrometer and micrometerrange via sol-gel chemistry and electrically forced liquid jets.JAm Chem Soc 2003,125:1154-1155)。Sun[31]等人最早通过同轴静电纺丝技术制备出核壳结构的纳米纤维。他们对三种不同的体系进行了研究:①两种相同的聚合物,例如不同浓度的聚氧化乙烯(PEO)溶液;②两种不同的聚合物溶液,如PEO和聚十二烷基噻吩、PEO和聚砜;③聚合物和金属盐的溶液,例如聚乳酸(PLA)和二羧酸钯Pd(OAc)2(Sun ZC,Zussman E,Yarin AL,et al.Compound core-shell polymer nanofibers by co-electrospinning.Ad Mater 2003,15:1929-1932)。Yu等人研究了不同聚合物体系的同轴静电纺丝条件,以及聚合物单独电纺能力对整个体系的影响。他们研究的体系包括聚丙烯腈(PAN)/苯乙烯、PAN/丙烯腈-苯乙烯共聚物,聚苯胺/聚乙烯醇,丝素/PEO,并且得到了核/壳结构的纳米纤维(Yu JH,FridrikhSV,Rutledge GC.Production of submicrometer diameter fibers by two-fluid electrospinning.Ad Mater 2004,16∶1562-1566)。Huang等人制备出了以聚ε-己内酯(PCL)为壳、明胶(Gelatin)为核的纳米纤维,并讨论了明胶浓度对整体直径和核直径的影响。在此基础上,他们用同轴静电纺丝法和涂覆法制备出的核/壳结构纳米纤维分别进行了细胞培养实验,并对结果进行了对比,论证了同轴静电纺丝法所制备出的核/壳结构纳米纤维的生物活性(Zhang YZ,Huang ZM,Xu XJ,et al.Preparation of core-shell structured PCL-r-gelatin Bi-component nanofibers by coaxial electrospinning.Chem Mater 2004,16:3406-3409)。
现有的超细纤维修复膜材料,未见到PLA与两亲性聚合物复合静电纺丝形成的核/壳结构的超细纤维及其超细纤维膜的研究报道或发明专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芯/壳结构的超细纤维膜材料及其制备方法,该膜材料具有负载油溶性或水溶性药物的功能,用作人工皮肤或人工软骨材料,具有在体内可降解、细胞亲和性好及促进坏损组织迅速康复的优点,其制备方法过程简单。
为达到上述目的,本发明是通过下述技术方案加以实现的:一种芯/壳结构的超细纤维膜材料,其特征在于,该膜材料是由以直径为100-300nm的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)纤维为芯,和以直径为300-600nm的聚乳酸(PLA)纤维为壳构成的芯/壳结构的超细纤维而形成,膜厚度为10μm-100μm。
上述膜材料的制备方法,其特征在于包括以下过程:将重均相对分子质量(
Mw)为16~130万的PVP溶于质量比为1/1的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与乙醇的混和溶剂,配成浓度为4-10%内毛细管电纺溶液;将PLA溶于质量比为8/2的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与丙酮混和溶剂,配成浓度为20-25%外毛细管电纺溶液。将配好的两种溶液分别注入到同轴复合电纺装置中,以外径为0.7-1.2mm和内径为0.3-0.7mm的两个毛细管组合成复合电纺喷口,在PVP溶液流速为0.05-0.5ml/h、PLA溶液流速为0.1-1.0ml/h、电压为5-10kV、接收距离为10-20cm的竖式电纺装置中进行静电纺丝,形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。
本发明的优点在于,由芯/壳结构超细纤维构成的膜材料,具有吸水率高、生物降解优良、细胞亲和性好等优点,其制备方法过程简单。
具体实施方式:
实施例1:
取0.6g
Mw为130万的PVP,溶于DMF/乙醇为1/1的10mL混和溶剂中,配成内管电纺溶液;取
Mη为5万的PLA 2.2g,室温下溶于10mL DMF中配成外管电纺溶液。以内径为0.80mm、外径为1.20mm和内径为0.37mm、外径为0.70mm的两个毛细管组合成复合电纺喷口,分别将上述两种溶液注入到内毛细管和外毛细管中,在电压为6kV、接收距离为12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分别为0.05ml/h和0.1ml/h条件下进行电纺,经24h后在接收装置上收集到直径为300nm~600nm的PLA超细纤维膜材料,其中的超细纤维为内芯直径为100-300nm的PVP芯/壳结构纤维,并形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。
实施例2:
取0.8g
Mw为80万的PVP,溶于DMF∶乙醇为1∶1的10mL混和溶剂中,配成内管电纺溶液;取
Mη为10万的d,1-PLA1.8g,室温下溶于10mL DMF中配成外管电纺溶液。以内径为0.80mm、外径为1.20mm和内径为0.37mm、外径为0.70mm的两个毛细管组合成复合电纺喷口,分别将上述两种溶液注入到内毛细管和外毛细管中,在电压为5kV、接收距离为12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分别为0.05ml/h和0.1ml/h条件下进行电纺,经24h后在接收装置上收集到直径为300nm~600nm的PLA超细纤维膜材料,其中的超细纤维为内芯直径为100-300nm的PVP芯/壳结构纤维,并形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。
实施例3:
取0.6g
Mw为100万的PVP,溶于DMF∶乙醇为1∶1的10mL混和溶剂中,配成内管电纺溶液;取
Mη为5万的d,1-PLA 2.2g,室温下溶于10mL DMF中配成外管电纺溶液。以内径为0.80mm、外径为1.20mm和内径为0.37mm、外径为0.70mm的两个毛细管组合成复合电纺喷口,分别将上述两种溶液注入到内毛细管和外毛细管中,在电压为6kV、接收距离为12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分别为0.05ml/h和0.1ml/h条件下进行电纺,经24h后在接收装置上收集到直径为300nm~600nm的PLA超细纤维膜材料,其中的超细纤维为内芯直径为100-300nm的PVP芯/壳结构纤维,并形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。
实施例4:
取0.8g
Mw为130万的PVP,溶于DMF∶乙醇为1∶1的10mL混和溶剂中,配成内管电纺溶液;取
Mw为25万乳酸-乙醇酸共聚物(80/20PLGA)0.6g,室温下溶于10mL DMF与四氢呋喃等体积的混和溶液中配成外管电纺溶液。以内径为0.80mm、外径为1.20mm和内径为0.37mm、外径为0.70mm的两个毛细管组合成复合电纺喷口,分别将上述两种溶液注入到内毛细管和外毛细管中,在电压为6kV、接收距离为12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分别为0.05ml/h和0.1ml/h条件下进行电纺,经24h后在接收装置上收集到直径为300nm~600nm的PLA超细纤维膜材料,其中的超细纤维为内芯直径为100-300nm的PVP芯/壳结构纤维,并形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。
Claims (2)
1.一种芯/壳结构的超细纤维膜材料,其特征在于,该膜材料是由以直径为100-300nm的聚乙烯基吡咯烷酮纤维为芯,和以直径为300-600nm的聚乳酸纤维为壳构成的芯/壳结构的超细纤维而形成,膜厚度为10μm-100μm。
2.一种制备权利要求1所述的膜材料的方法,其特征在于包括以下过程:将重均相对分子质量为16~130万的聚乙烯基吡咯烷酮溶于质量比为1/1的N,N-二甲基甲酰胺与乙醇的混和溶剂,配成质量浓度为4-10%内毛细管电纺溶液;将聚乳酸溶于质量比为8/2的N,N-二甲基甲酰胺与丙酮混和溶剂,配成质量浓度为20-25%外毛细管电纺溶液,将配好的两种溶液分别注入到同轴复合电纺装置中,以外径为0.7-1.2mm和内径为0.3-0.6mm的两个毛细管组合成复合电纺喷口,在聚乙烯基吡咯烷酮溶液流速为0.05-0.5ml/h、聚乳酸溶液流速为0.1-1.0ml/h、电压为5-10kV和接收距离为10-20cm的竖式电纺装置中进行静电纺丝,形成厚度为10μm-100μm的薄膜材料。
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |