專利名稱：芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料及其制備方法，更確切地說涉及一種PVP/PLA的芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料及其制備方法，屬于組織修復(fù)材料技術(shù)。
背景技術(shù)：
由靜電紡絲可以制備直徑為納米級至亞微米級的超細(xì)纖維，由超細(xì)纖維所構(gòu)成的無紡膜具有很高的孔隙率和比表面積，因此在藥物釋放載體、組織工程支架和功能材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，對靜電紡絲裝置的改進(jìn)使得靜電紡絲技術(shù)得到了新的發(fā)展，同軸靜電紡絲就是其中一種。利用這種新型靜電紡絲方法可以將兩種不同的原料制備成核/殼、中空以及多孔結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維。
Larsen等人最早提出了同軸噴絲裝置可以制備核/殼結(jié)構(gòu)的納米纖維設(shè)想，但是在他們實驗中，不穩(wěn)定性使其噴射細(xì)流和核/殼結(jié)構(gòu)的納米纖維遭到破壞，他們同時分析了很多影響同軸紡絲的因素，包括紡絲溶液的粘度、電導(dǎo)率、表面張力以及電壓和流速的影響(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 2003，1251154-1155)。Sun[31]等人最早通過同軸靜電紡絲技術(shù)制備出核殼結(jié)構(gòu)的納米纖維。他們對三種不同的體系進(jìn)行了研究①兩種相同的聚合物，例如不同濃度的聚氧化乙烯(PEO)溶液；②兩種不同的聚合物溶液，如PEO和聚十二烷基噻吩、PEO和聚砜；③聚合物和金屬鹽的溶液，例如聚乳酸(PLA)和二羧酸鈀Pd(OAc)2(Sun ZC，Zussman E，Yarin AL，et al.Compound core-shell polymer nanofibers by co-electrospinning.Ad Mater 2003，151929-1932)。Yu等人研究了不同聚合物體系的同軸靜電紡絲條件，以及聚合物單獨電紡能力對整個體系的影響。他們研究的體系包括聚丙烯腈(PAN)/苯乙烯、PAN/丙烯腈-苯乙烯共聚物，聚苯胺/聚乙烯醇，絲素/PEO，并且得到了核/殼結(jié)構(gòu)的納米纖維(Yu JH，F(xiàn)ridrikhSV，Rutledge GC.Production of submicrometer diameter fibers by two-fluid electrospinning.Ad Mater 2004，16∶1562-1566)。Huang等人制備出了以聚ε-己內(nèi)酯(PCL)為殼、明膠(Gelatin)為核的納米纖維，并討論了明膠濃度對整體直徑和核直徑的影響。在此基礎(chǔ)上，他們用同軸靜電紡絲法和涂覆法制備出的核/殼結(jié)構(gòu)納米纖維分別進(jìn)行了細(xì)胞培養(yǎng)實驗，并對結(jié)果進(jìn)行了對比，論證了同軸靜電紡絲法所制備出的核/殼結(jié)構(gòu)納米纖維的生物活性(Zhang YZ，Huang ZM，Xu XJ，et al.Preparation of core-shell structured PCL-r-gelatin Bi-component nanofibers by coaxial electrospinning.Chem Mater 2004，163406-3409)。
現(xiàn)有的超細(xì)纖維修復(fù)膜材料，未見到PLA與兩親性聚合物復(fù)合靜電紡絲形成的核/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維及其超細(xì)纖維膜的研究報道或發(fā)明專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料及其制備方法，該膜材料具有負(fù)載油溶性或水溶性藥物的功能，用作人工皮膚或人工軟骨材料，具有在體內(nèi)可降解、細(xì)胞親和性好及促進(jìn)壞損組織迅速康復(fù)的優(yōu)點，其制備方法過程簡單。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的一種芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料，其特征在于，該膜材料是由以直徑為100-300nm的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)纖維為芯，和以直徑為300-600nm的聚乳酸(PLA)纖維為殼構(gòu)成的芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維而形成，膜厚度為10μm-100μm。
上述膜材料的制備方法，其特征在于包括以下過程將重均相對分子質(zhì)量(Mw)為16～130萬的PVP溶于質(zhì)量比為1/1的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)與乙醇的混和溶劑，配成濃度為4-10％內(nèi)毛細(xì)管電紡溶液；將PLA溶于質(zhì)量比為8/2的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)與丙酮混和溶劑，配成濃度為20-25％外毛細(xì)管電紡溶液。將配好的兩種溶液分別注入到同軸復(fù)合電紡裝置中，以外徑為0.7-1.2mm和內(nèi)徑為0.3-0.7mm的兩個毛細(xì)管組合成復(fù)合電紡噴口，在PVP溶液流速為0.05-0.5ml/h、PLA溶液流速為0.1-1.0ml/h、電壓為5-10kV、接收距離為10-20cm的豎式電紡裝置中進(jìn)行靜電紡絲，形成厚度為10μm-100μm的薄膜材料。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，由芯/殼結(jié)構(gòu)超細(xì)纖維構(gòu)成的膜材料，具有吸水率高、生物降解優(yōu)良、細(xì)胞親和性好等優(yōu)點，其制備方法過程簡單。
具體實施例方式實施例1取0.6gMw為130萬的PVP，溶于DMF/乙醇為1/1的10mL混和溶劑中，配成內(nèi)管電紡溶液；取Mη為5萬的PLA 2.2g，室溫下溶于10mL DMF中配成外管電紡溶液。以內(nèi)徑為0.80mm、外徑為1.20mm和內(nèi)徑為0.37mm、外徑為0.70mm的兩個毛細(xì)管組合成復(fù)合電紡噴口，分別將上述兩種溶液注入到內(nèi)毛細(xì)管和外毛細(xì)管中，在電壓為6kV、接收距離為12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分別為0.05ml/h和0.1ml/h條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)24h后在接收裝置上收集到直徑為300nm～600nm的PLA超細(xì)纖維膜材料，其中的超細(xì)纖維為內(nèi)芯直徑為100-300nm的PVP芯/殼結(jié)構(gòu)纖維，并形成厚度為10μm-100μm的薄膜材料。
實施例2取0.8gMw為80萬的PVP，溶于DMF∶乙醇為1∶1的10mL混和溶劑中，配成內(nèi)管電紡溶液；取Mη為10萬的d，1-PLA1.8g，室溫下溶于10mL DMF中配成外管電紡溶液。以內(nèi)徑為0.80mm、外徑為1.20mm和內(nèi)徑為0.37mm、外徑為0.70mm的兩個毛細(xì)管組合成復(fù)合電紡噴口，分別將上述兩種溶液注入到內(nèi)毛細(xì)管和外毛細(xì)管中，在電壓為5kV、接收距離為12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分別為0.05ml/h和0.1ml/h條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)24h后在接收裝置上收集到直徑為300nm～600nm的PLA超細(xì)纖維膜材料，其中的超細(xì)纖維為內(nèi)芯直徑為100-300nm的PVP芯/殼結(jié)構(gòu)纖維，并形成厚度為10μm-100μm的薄膜材料。
實施例3取0.6gMw為100萬的PVP，溶于DMF∶乙醇為1∶1的10mL混和溶劑中，配成內(nèi)管電紡溶液；取Mη為5萬的d，1-PLA 2.2g，室溫下溶于10mL DMF中配成外管電紡溶液。以內(nèi)徑為0.80mm、外徑為1.20mm和內(nèi)徑為0.37mm、外徑為0.70mm的兩個毛細(xì)管組合成復(fù)合電紡噴口，分別將上述兩種溶液注入到內(nèi)毛細(xì)管和外毛細(xì)管中，在電壓為6kV、接收距離為12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分別為0.05ml/h和0.1ml/h條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)24h后在接收裝置上收集到直徑為300nm～600nm的PLA超細(xì)纖維膜材料，其中的超細(xì)纖維為內(nèi)芯直徑為100-300nm的PVP芯/殼結(jié)構(gòu)纖維，并形成厚度為10μm-100μm的薄膜材料。
實施例4取0.8gMw為130萬的PVP，溶于DMF∶乙醇為1∶1的10mL混和溶劑中，配成內(nèi)管電紡溶液；取Mw為25萬乳酸-乙醇酸共聚物(80/20PLGA)0.6g，室溫下溶于10mL DMF與四氫呋喃等體積的混和溶液中配成外管電紡溶液。以內(nèi)徑為0.80mm、外徑為1.20mm和內(nèi)徑為0.37mm、外徑為0.70mm的兩個毛細(xì)管組合成復(fù)合電紡噴口，分別將上述兩種溶液注入到內(nèi)毛細(xì)管和外毛細(xì)管中，在電壓為6kV、接收距離為12cm、PVP溶液和PLA溶液的流量分別為0.05ml/h和0.1ml/h條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)24h后在接收裝置上收集到直徑為300nm～600nm的PLA超細(xì)纖維膜材料，其中的超細(xì)纖維為內(nèi)芯直徑為100-300nm的PVP芯/殼結(jié)構(gòu)纖維，并形成厚度為10μm-100μm的薄膜材料。
權(quán)利要求
1.一種芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料，其特征在于，該膜材料是由以直徑為100-300nm的聚乙烯基吡咯烷酮纖維為芯，和以直徑為300-600nm的聚乳酸纖維為殼構(gòu)成的芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維而形成，膜厚度為10μm-100μm。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的膜材料的方法，其特征在于包括以下過程將重均相對分子質(zhì)量為16～130萬的聚乙烯基吡咯烷酮溶于質(zhì)量比為1/1的N，N-二甲基甲酰胺與乙醇的混和溶劑，配成質(zhì)量濃度為4-10％內(nèi)毛細(xì)管電紡溶液；將聚乳酸溶于質(zhì)量比為8/2的N，N-二甲基甲酰胺與丙酮混和溶劑，配成質(zhì)量濃度為20-25％外毛細(xì)管電紡溶液，將配好的兩種溶液分別注入到同軸復(fù)合電紡裝置中，以外徑為0.7-1.2mm和內(nèi)徑為0.3-0.6mm的兩個毛細(xì)管組合成復(fù)合電紡噴口，在聚乙烯基吡咯烷酮溶液流速為0.05-0.5ml/h、聚乳酸溶液流速為0.1-1.0ml/h、電壓為5-10kV和接收距離為10-20cm的豎式電紡裝置中進(jìn)行靜電紡絲，形成厚度為10μm-100μm的薄膜材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維膜材料及其制備方法，屬于組織修復(fù)材料技術(shù)。該膜材料是由以直徑為100－300nm的PVP纖維為芯，和以直徑為300－600nm的PLA纖維為殼構(gòu)成的芯/殼結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維而形成，膜厚度為10μm－100μm。其制備方法包括以下過程將重均相對分子質(zhì)量為16～130萬的PVP溶于N，N－二甲基甲酰胺與乙醇的混和溶劑，配成質(zhì)量濃度為4－10％內(nèi)毛細(xì)管電紡溶液；將PLA溶于N，N－二甲基甲酰胺與丙酮混和溶劑，配成質(zhì)量濃度為20－25％外毛細(xì)管電紡溶液，將配好的兩種溶液分別注入到同軸復(fù)合電紡裝置中進(jìn)行靜電紡絲，形成厚度為10μm－100μm的薄膜材料。本發(fā)明的優(yōu)點在于，由芯/殼結(jié)構(gòu)超細(xì)纖維構(gòu)成的膜材料，具有吸水率高、生物降解優(yōu)良、細(xì)胞親和性好等優(yōu)點，其制備方法過程簡單。
文檔編號A61L27/14GK1727530SQ20051001463
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者袁曉燕, 孫斌, 段斌 申請人:天津大學(xué)