專利名稱：脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)支架的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于組織工程醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及靜電紡絲脂肪族聚酯-殼聚糖 復(fù)合纖維組織修復(fù)支架的制備方法。
背景技術(shù)：
靜電紡絲作為一種制備微/納米尺寸聚合物纖維的加工技術(shù)，越來(lái)越受到人 們的重視。通過(guò)電紡絲方法制得的微/納米纖維織物擁有許多特殊的性質(zhì)，例如 很高的比表面積和孔隙率，所以它們廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，例如創(chuàng)傷敷料， 藥物釋放，組織工程支架，等等。對(duì)于組織工程支架，要求具有高孔隙率的微觀 結(jié)構(gòu)和高比表面積，以便有益于組織細(xì)胞的長(zhǎng)入與附著。電紡絲支架的表面拓?fù)?結(jié)構(gòu)與天然的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)極為相似，它可以滿足組織工程支架要求。 殼聚糖(Chitosan)作為甲殼素的部分脫乙?；a(chǎn)物，有著與粘多糖(GAG)相似 的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并且有許多適用于組織工程支架材料的優(yōu)良性質(zhì)。然而，同其它天 然大分子一樣，殼聚糖在支撐組織細(xì)胞方面的力學(xué)性能不好。隨著天然大分子與 合成聚酯復(fù)合材料逐步用在組織工程中，殼聚糖與力學(xué)性能良好的合成聚酯的混 合可以有效的改善材料的力學(xué)性能。脂肪族聚酯具有良好生物相容性，被美國(guó)食 品藥品管理局認(rèn)可，并廣泛應(yīng)用于人類臨床，例如外科手術(shù)縫合線和一些可植入 人體的支架[G. Chen, T. Ushida, T. Tateishi, Hybrid Biomaterials for Tissue Engineering: A Preparative Method for PLA or PLGA-Collagen Hybrid Sponges. Advanced Materials, 12, 455457， 2000.]。更重要的是，脂肪族聚酯擁有優(yōu)良的力 學(xué)性能[J.F. Zhang， X.Z. Sun, Biomacromolecules， 5， 1446~1451, 2004.]，是可以與 殼聚糖復(fù)合的理想的材料。Peesan等[M. Peesan, R. Rujiravanit， P. Supaphol, Electrospinning of hexanoyl chitosan /polylactide blends, Journal of Biomaterials Science-Polymer Edition, 17, 547—565, 2006.]用電紡絲法成功地制備出了己酰殼聚 糖(hexanoyl chitosan)/聚乳酸復(fù)合纖維。美中不足的是此法犧牲了許多殼聚糖上 的氨基和羥基，而這些基團(tuán)正是細(xì)胞粘附性得以提高的活性基團(tuán)。Duan等[B. Duan, LL Wu, X.Y. Yuan, Z. Hu, X丄.Li， Y. Zhang, K. Yao, M. Wang, Hybrid nanofibrous membranes of PLGA/chitosan fabricated via an electrospinning array, Journal of Biomedical Materials Research Part A, 83A, 868—878， 2007.]利用電紡絲 法，用兩組注射器，在轉(zhuǎn)筒上接收到了由聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)納米纖維和殼 聚糖納米纖維組成的混合薄膜，此法雖達(dá)到了材料復(fù)合的目的，但從單根纖維來(lái) 看，仍不是共混纖維，以致材料微觀層面性質(zhì)不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的脂肪 族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維支架的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維支架的制備方法，包括如下步驟
a. 將脂肪族聚酯與殼聚糖溶于共溶劑，攪拌均勻，得紡絲液，紡絲液中溶
質(zhì)總的質(zhì)量體積百分比為4%-25%，殼聚糖在溶質(zhì)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.1%-90%;
b. 將步驟a制得的紡絲液置入針頭內(nèi)徑約lmm的注射器中，注射器的針頭 與電源的正極相連；
c. 用鋁箔做加收裝置，并接地，放置在針頭對(duì)面，與水平放置的玻璃注射 器針頭垂直，兩者間的水平距離為12-30cm;
d. 調(diào)節(jié)電壓為11-25KV，在高壓電場(chǎng)下，聚合物溶液會(huì)從針頭射出，飛向 接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/納米纖維，在鋁箔上會(huì)接收到平均直 徑為430nm-2.2nm的纖維膜支架。
脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)支架能應(yīng)用于眼角膜，皮膚，血管軟 組織、軟骨組織修復(fù)支架。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
所述的脂肪族聚酯為聚乳酸，聚羥基乙酸、聚乳酸-羥基乙酸或聚己內(nèi)酯； 所述的殼聚糖為蟹殼聚糖、蝦殼聚糖或魷魚骨殼聚糖；所述的共溶劑為三氟乙酸、 三氟乙酸與二氯甲烷混合溶液、三氟乙酸與二甲基甲酰胺的混合溶液或三氟乙酸 與二氧六環(huán)的混合溶液。
有益效果用三氟乙酸(TFA)作為主溶劑與其他助溶劑的共混液做共溶劑， 采用一步溶解法將脂肪族聚酯和殼聚糖同時(shí)溶解，通過(guò)電紡絲法，用單注射器制 備出了脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維，實(shí)現(xiàn)了脂肪族聚酯和殼聚糖分子水平復(fù)合 的纖維支架的制備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，是一種操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的方法。所制 備的復(fù)合纖維中，脂肪族聚酯和殼聚糖達(dá)到了分子水平的混合，避免了二者間的 相分離，并能夠充分發(fā)揮了殼聚糖上氨基和羥基的作用，使纖維保持了兩種原料 的優(yōu)點(diǎn)。所制備的復(fù)合纖維支架，即有良好的細(xì)胞粘附性和較好的力學(xué)性能，又 有較高的孔隙率，同時(shí)能在體內(nèi)降解，是一種理想的組織修復(fù)支架。


圖1.脂肪族聚酯與殼聚糖復(fù)合纖維掃描電鏡照片； 圖2.脂肪族聚酯與殼聚糖復(fù)合纖維膜支架照片。
圖3.兔角膜基質(zhì)細(xì)胞在肪族聚酯與殼聚糖復(fù)合纖維膜支架上生長(zhǎng)的掃描電
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)闡述。 脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維支架的制備方法，包括以下順序和步驟
a. 將脂肪族聚酯與殼聚糖溶于共溶劑，攪拌均勻，得到紡絲液，紡絲液中 溶質(zhì)總的質(zhì)量體積百分比為4%-25%，殼聚糖在溶質(zhì)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.1%-90%;
b. 將步驟a制得的紡絲液置入針頭內(nèi)徑約lmm的注射器中，注射器的針頭 與電源的正極相連；
c. 用鋁箔做加收裝置，并接地，放置在針頭對(duì)面，與水平放置的玻璃注射 器針頭垂直，兩者間的水平距離為12-30cm;
d. 調(diào)節(jié)電壓為11-25KV，在高壓電場(chǎng)下，聚合物溶液會(huì)從針頭射出，飛向 接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/納米纖維，在鋁箔上會(huì)接收到平均直 徑為430nm-2.2pm的纖維膜支架。
脂肪族聚酯一殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)支架能應(yīng)用于眼角膜、皮膚、血管軟 組織、軟骨組織支架修復(fù)。
所述的脂肪族聚酯為聚乳酸，聚羥基乙酸、聚乳酸-羥基乙酸或聚己內(nèi)酯； 所述的殼聚糖為蟹殼聚糖、蝦殼聚糖或魷魚骨殼聚糖；所述的共溶劑為三氟乙酸、 三氟乙酸與二氯甲烷混合溶液、三氟乙酸與二甲基甲酰胺的混合溶液或三氟乙酸 與二氧六環(huán)的混合溶液。
實(shí)施例1
0. 02g聚乳酸和0. 18g蟹殼聚糖共同加入到由4.5ml三氟乙酸與0.5ml 二氯 甲烷組成的混合溶液(體積比為9:1)中，并在室溫下攪拌24小時(shí)。所配得的紡 絲液中，聚乳酸與蟹殼聚糖的質(zhì)量比為1:9，溶質(zhì)總的質(zhì)量體積百分比為4%.將上 述聚合物溶液抽進(jìn)玻璃注射器中，其針頭內(nèi)徑大約lmm。將此注射器針頭與提 供14 kV電壓的電源正極相連，水平放置。用鋁箔做接收器放置在針頭對(duì)面水 平距離12cm處，垂直于注射器，接地。在高壓電場(chǎng)下，聚合物溶液會(huì)從針頭射 出，飛向接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/納米纖維，在鋁箔上會(huì)接收 到平均直徑為430nm的纖維膜支架。
實(shí)施例2
0. 18g聚己內(nèi)酯和0. 18g蝦殼聚糖共同加入到6.51ml三氟乙酸中，并在室溫 下攪拌24小時(shí)。所配得的紡絲液中，聚乳酸與蝦殼聚糖的質(zhì)量比為1:1，溶質(zhì)總 的質(zhì)量體積百分比5.5%.將上述聚合物溶液抽進(jìn)玻璃注射器中，其針頭內(nèi)徑大約 lmm。將此注射器針頭與提供17 kV電壓的電源正極相連，水平放置。用鋁箔做接收器放置在針頭對(duì)面水平距離18cm處，垂直于注射器，接地。在高壓電場(chǎng) 下，聚合物溶液會(huì)從針頭射出，飛向接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/ 納米纖維，鋁箔上會(huì)接收到平均直徑為840nm的纖維膜支架。
實(shí)施例3
0. 6g聚羥基乙酸和0. 18g魷魚骨殼聚糖共同加入到8ml三氟乙酸與lml 二 氧六環(huán)混合溶液(體積比8:1)中，并在室溫下攪拌24小時(shí)。所配得的紡絲液中， 聚乳酸-羥基乙酸與魷魚骨殼聚糖的質(zhì)量比為10:3，溶質(zhì)總的質(zhì)量體積百分比為 8.7%。將上述聚合物溶液抽進(jìn)玻璃注射器中，其針頭內(nèi)徑大約lmm。將此注射 器針頭與提供25 kV電壓的電源正極相連，水平放置。用鋁箔做接收器放置在 針頭對(duì)面水平距離22cm處，垂直于注射器，接地。在高壓電場(chǎng)下，聚合物溶液 會(huì)從針頭射出，飛向接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/納米纖維，鋁箔 上會(huì)接收到平均直徑為1.2pm的纖維膜支架。
實(shí)施例4
1.8g聚乳酸-羥基乙酸和0. 18g蟹殼聚糖共同加入到7ml三氟乙酸與lml 二甲基甲酰胺混合溶液(體積比7:1)中，并在室溫下攪拌24小時(shí)。所配得的紡 絲液中，聚乳酸-羥基乙酸與蟹殼聚糖的質(zhì)量比為IO:I，溶質(zhì)總的質(zhì)量體積百分 比為24.75%。將上述聚合物溶液抽進(jìn)玻璃注射器中，其針頭內(nèi)徑大約lmm。將 此注射器針頭與可以提供llkV電壓的電源正極相連，水平放置。用鋁箔做接收 器放置在針頭對(duì)面水平距離30cm處，垂直于注射器，接地。在高壓電場(chǎng)下，聚 合物溶液會(huì)從針頭射出，飛向接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/納米纖 維，鋁箔上會(huì)接收到平均直徑為2.2pm的纖維膜支架。
權(quán)利要求
1. 一種脂肪族聚酯和殼聚糖復(fù)合纖維支架的制備方法，其特征在于，包括如下步驟a. 將脂肪族聚酯與殼聚糖溶于共溶劑，攪拌均勻，得紡絲液，紡絲液中溶質(zhì)總的質(zhì)量體積百分比為4％-25％，殼聚糖在溶質(zhì)中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.1％-90％，共溶劑質(zhì)量體積百分比為75％一96％；b. 將步驟a制得的紡絲液置入裝有內(nèi)徑約1mm針頭的注射器中，注射器的針頭與電源的正極相連；c. 用鋁箔做加收裝置，并接地，放置在針頭對(duì)面，與水平放置的玻璃注射器針頭垂直，兩者間的水平距離為12-30cm；d. 調(diào)節(jié)電壓為11-25KV，在高壓電場(chǎng)下，聚合物溶液會(huì)從針頭射出，飛向接收器，溶劑在飛行過(guò)程中揮發(fā)，形成微/納米纖維，在鋁箔上會(huì)接收到平均直徑為430nm-2.2μm的纖維膜支架。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)支架的制 備方法，其特征在于所述的脂肪族聚酯為聚乳酸，聚羥基乙酸，聚乳酸-羥基 乙酸或聚己內(nèi)酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)支架的制備方法，其特征在于所述的殼聚糖為蟹殼殼聚糖、蝦殼殼聚糖和魷魚骨殼聚糖。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的共溶劑為三氟乙 酸，三氟乙酸與二氯甲烷混合溶液，三氟乙酸與二甲基甲酰胺的混合溶液或三氟 乙酸與二氧六環(huán)的混合溶液。
5. 權(quán)利要求所述的脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)支架能應(yīng)用于眼 角膜，皮膚，血管軟組織、軟骨等組織修復(fù)支架。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合纖維組織修復(fù)材料的制備方法。其方法步驟包括a.配制脂肪族聚酯和殼聚糖的混合溶液；b.將脂肪族聚酯和殼聚糖的混合溶液進(jìn)行靜電紡絲。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，復(fù)合纖維中脂肪族聚酯和殼聚糖達(dá)到了分子水平的混合，避免了二者間的相分離，脂肪族聚酯-殼聚糖復(fù)合微納米纖維所構(gòu)成的支架，精細(xì)程度好，既有良好的細(xì)胞粘附性和較好的力學(xué)性能，又有較高的孔隙率，比表面積大，同時(shí)能在體內(nèi)降解，是一種理想的組織修復(fù)支架，具有很高的孔隙率，與天然細(xì)胞外基質(zhì)有著相近的納米級(jí)結(jié)構(gòu)，可促進(jìn)細(xì)胞的遷移和增殖，可用于角膜，皮膚，軟骨等組織的修復(fù)。
文檔編號(hào)A61L27/50GK101417150SQ20081005131
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者佳 徐, 李俊峰, 萍 王, 王心蕊, 王洪艷, 卉 賈 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)