專利名稱：用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電紡絲領(lǐng)域，具體涉及一種用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的制備方法。
背景技術(shù)：
組織器官的衰竭、缺損或功能障礙是人類健康面臨的主要危害之一，傳統(tǒng)的治療模式“以創(chuàng)傷修復(fù)創(chuàng)傷”存在供體來源不足等缺陷，組織工程學(xué)的提出提供了一種組織再生的技術(shù)手段，促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。殼聚糖-明膠復(fù)合用于細(xì)胞外支架材料已有不少報(bào)道，Mao J S等[1]通過冷凍干燥致孔法，制備殼聚糖-明膠多孔復(fù)合支架，明膠的引入能誘導(dǎo)小鼠成纖維細(xì)胞L929細(xì)胞進(jìn)入正常細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞增殖，減少細(xì)胞的凋亡。夏萬堯等[2]用冷凍干燥法制備的殼聚糖-明膠復(fù)合物支架種植豬耳軟骨細(xì)胞，經(jīng)體外擴(kuò)增后移植到豬的腹部皮下，16周后軟骨形成支架完全降解而無炎癥反應(yīng)，說明多孔殼聚糖-明膠復(fù)合物支架是組織工程化軟骨的適用支架，以帶正電荷的殼聚糖與兩性的明膠構(gòu)筑的殼聚糖-明膠復(fù)合材料成為很有應(yīng)用前途的材料。天然細(xì)胞外基質(zhì)的膠原蛋白纖維尺寸范圍為50-500nm[3]，靜電紡是納米材料加工的技術(shù)之一，纖維直徑從幾納米到幾微米[4，5]，能夠最大程度地仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)的膠原蛋白結(jié)構(gòu)，殼聚糖[6，7，8]和明膠[9，10，11]已成功地靜電紡成納米纖維。但迄今為止，靜電紡殼聚糖-明膠共混材料的制備還未見報(bào)道，本發(fā)明就是對(duì)明膠-殼聚糖共混體系靜電紡絲制備仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架。參考文獻(xiàn)如下[11]Mao J S，Cui Y L，Wang X H，et al.A preliminary study on chitosanand gelation polyelectrolyte complex cytocompatibility by cell cycle andapoptosis analysis.Biomaterials.2004；253973-3981[2]夏萬堯，劉偉，崔磊等.殼聚糖-明膠多孔復(fù)合支架構(gòu)建自體組織工程化軟骨組織的實(shí)驗(yàn)研究.中華醫(yī)學(xué)雜志.2003；83(7)577-579[3]Min B M，You Y，Kim J M，et al.Formation of nanostructuredpoly(lactic-co-glycolic acid)/chitin matrix and its cellular response tonormal human keratinocytes and fibroblasts.Carbohydrate Polymers2004；57285-292 Huang Z M，Zhang Y Z，kotakic M，et al.A review on polymer nanofibersby electrospinning and their applications in nanocomposites.CompositesScience and Technology 2003；632223-2253[5]Subbiah T，Bhat G S，Tock R W，et al.Electrospinning of Nanofibers.Journal of Applied Polymer Science.2005；96557-569[6]Mina B M，Leeb S W，Limb J N，et al.Chitin and chitosan nanofiberselectrospinning of chitin and deacetylation of chitin nanofibers.Polymer2004；457137-7142[7]K Ohkawa，D Cha，H Kim，et al.Electrospinning of Chitosan.Macromol.Rapid Commun.2004；251600-1605[8]Xinying Geng，Oh-Hyeong Kwon，Jinho Jang.Electrospinning of chitosandissolved in concentrated acetic acid solution.Biomaterials 2005；265427-5432[9]Z M.Huang，Y Z.Zhang，S Ramakrishna，et al.Electrospinning andmechanical characterization of gelatin nanofibers.Polymer.2004；455361-5368[10]C S.Ki，D H.Baek，K D.Gang，et al.Characterization of gelatinnanofiber prepared from gelatin-formic acid solution.Polymer.2005；465094-5102[11]M Y.Li，J Mondrinos，M R，Gandhi，et al.Electrospun protein fibersas matrices for tissue engineering.Biomaterials.2005；265999-6008發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的制備方法包括如下步驟(1)制備殼聚糖溶液將殼聚糖溶于六氟異丙醇(HFIP)和三氟乙酸(TFA)的混合溶劑，HFIP/TFA體積比為8/2，微熱攪拌至透明，得到濃度為4-10％(克/毫升)的殼聚糖溶液；(2)制備明膠溶液將明膠溶于六氟異丙醇，微熱攪拌至完全溶解，得到濃度為4-10％(克/毫升)的明膠溶液；(3)制備明膠和殼聚糖混合溶液將殼聚糖溶液和明膠溶液以等體積混合，得到總濃度為4％-10％(克/毫升)的明膠和殼聚糖共混溶液。
通過靜電紡的方法可以制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。
以上方法采用分別配置殼聚糖和明膠溶液，待完全溶解后，各取等體積溶液混合，攪拌均勻后靜置十分鐘，然后進(jìn)行紡絲，殼聚糖溶液和明膠混合溶液的靜電紡絲工藝參數(shù)電壓12-40千伏；電場(chǎng)距離60-200毫米；紡絲速率，0.1-1毫升/小時(shí)。
本發(fā)明是靜電紡制備明膠/殼聚糖共混納米纖維非織造材料，以帶正電荷的殼聚糖與兩性的明膠構(gòu)筑的殼聚糖-明膠復(fù)合材料成為很有應(yīng)用前途的材料，可作為仿生細(xì)胞外基質(zhì)材料。


圖1為明膠/殼聚糖共混靜電紡絲的掃描電鏡照片圖2為膠/殼聚糖共混靜電紡絲的成膜照片具體實(shí)施方式
實(shí)例一用電子分析天平稱取0.12克殼聚糖(脫乙酰85％)溶于2毫升六氟異丙醇和三氟乙酸(體積比為8/2)混合溶劑中，得到濃度為6％(克/毫升)的殼聚糖溶液稱取0.12克明膠溶于2毫升六氟異丙醇中得到濃度為6％(克/毫升)的明膠溶液；常溫下磁力攪拌待完全溶解后，取等體積混合并攪拌得到總濃度為6％的殼聚糖/明膠共混溶液，靜置十分鐘后靜電紡共混溶液，電壓為24kv，注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，，接收距離為13cm，選用7號(hào)針頭，鋁箔接收或粗棉基布接收，得到靜電紡明膠/殼聚糖共混納米纖維平均直徑為101nm的無紡布基質(zhì)。
實(shí)例二用電子分析天平稱取0.16克殼聚糖(脫乙酰85％)溶于2毫升六氟異丙醇和三氟乙酸(體積比為8/2)混合溶劑中，得到濃度為8％(克/毫升)的殼聚糖溶液；稱取0.16克明膠溶于2毫升六氟異丙醇中得到濃度為8％(克/毫升)的明膠溶液；常溫下磁力攪拌待完全溶解后，取等體積混合并攪拌得到總濃度為8％的殼聚糖/明膠共混溶液，靜置十分鐘后靜電紡共混溶液，電壓為24kv，注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，，接收距離為13cm，選用7號(hào)針頭，鋁箔接收或粗棉基布接收，得到靜電紡明膠/殼聚糖共混納米纖維平均直徑為245nm的無紡布基質(zhì)。
實(shí)例三用電子分析天平稱取0.20克殼聚糖(脫乙酰85％)溶于2毫升六氟異丙醇和三氟乙酸(體積比為8/2)混合溶劑中，得到濃度為10％(克/毫升)的殼聚糖溶液；稱取0.20克明膠溶于2毫升六氟異丙醇中得到濃度為10％(克/毫升)的明膠溶液；常溫下磁力攪拌待完全溶解后，取等體積混合并攪拌得到總濃度為10％的殼聚糖/明膠共混溶液，靜置十分鐘后靜電紡共混溶液，電壓為24kv，注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，，接收距離為13cm，選用7號(hào)針頭，鋁箔接收或粗棉基布接收，得到靜電紡明膠/殼聚糖共混納米纖維平均直徑為335nm的無紡布基質(zhì)。
實(shí)例四用電子分析天平稱取0.08克殼聚糖(脫乙酰85％)溶于2毫升六氟異丙醇和三氟乙酸(體積比為8/2)混合溶劑中，得到濃度為4％(克/毫升)的殼聚糖溶液；稱取0.24克明膠溶于2毫升六氟異丙醇中得到濃度為12％(克/毫升)的明膠溶液；常溫下磁力攪拌待完全溶解后，取等體積混合并攪拌得到總濃度為8％的殼聚糖/膠原蛋白共混溶液，靜置十分鐘后靜電紡共混溶液，電壓為24kv，注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，，接收距離為13cm，選用7號(hào)針頭，鋁箔接收或粗棉基布接收，得到靜電紡明膠/殼聚糖共混納米纖維平均直徑為112nm的無紡布基質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的靜電紡制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)制備殼聚糖溶液將殼聚糖溶于六氟異丙醇(HFIP)和三氟乙酸(TFA)的混合溶劑；微熱攪拌至透明，得到濃度為4-10％克/毫升的殼聚糖溶液；(2)制備明膠溶液將明膠溶于六氟異丙醇，微熱攪拌至完全溶解，得到濃度為4-10％克/毫升的明膠溶液；(3)制備明膠和殼聚糖混合溶液將殼聚糖溶液和明膠溶液以等體積混合，得到總濃度為4％-10％克/毫升的明膠和殼聚糖共混溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的制備方法，其特征在于六氟異丙醇∶三氟乙酸體積比為9∶1。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的制備方法，其特征在于明膠和殼聚糖共混溶液的總濃度是6％、8％或10％。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的靜電紡制備方法，其特征在于通過靜電紡的方法制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于仿生細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架的明膠/殼聚糖共混的制備方法。包括步驟(1)將殼聚糖溶于六氟異丙醇(HFIP)和三氟乙酸(TFA)的混合溶劑，得到濃度為4－10％(克/毫升)的殼聚糖溶液；(2)將明膠溶于六氟異丙醇，得到濃度為4－10％(克/毫升)的明膠溶液；(3)將殼聚糖溶液和明膠溶液以等體積混合，得到總濃度為4％－10％(克/毫升)的明膠和殼聚糖共混溶液；通過靜電紡的方法可以制備明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維膜。
文檔編號(hào)A61L27/00GK1952227SQ200610116990
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者莫秀梅, 錢永芳 申請(qǐng)人:東華大學(xué)