專利名稱：一種殼聚糖納米纖維及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)用高分子材料技術領域，涉及生物可降解納米纖維的制備方法
與應用，具體涉及一種殼聚糖納米纖維及其制備方法和應用。
背景技術：
天然高分子殼聚糖具有低毒性、良好的生物相容性和生物可降解性，在生物醫(yī)用領域應用廣泛。殼聚糖的結構與細胞外基質(ECMs)中的糖胺聚糖有相似之處，能制備成具有不同微觀形貌的宏觀形狀，并且具有一定力學強度適應不同部位的組織缺損修復要求的三維多孔支架，可作為細胞的三維載體，用于組織工程領域，修復或重建病損組織。研究表明在組織工程、創(chuàng)傷修復等領域，納米制備技術的應用可以進一步改進殼聚糖的生物醫(yī)用性會g [M. N. V. Ravi K麗r， R. A. A. Muzzarelli， C. Muzzarelli， H. Sashiwa， A. J. Domb，Chitosan Chemistry and Pharmaceutical Perspectives, Chem. Rev. 104，6017 6084(2004).]。 細胞在動物體內(nèi)生存的微環(huán)境(細胞外基質)大多是由直徑為50 500nm的蛋白多糖和膠原纖維構成的三維納米支架，因此具有與天然細胞外基質相似的組成及結構的殼聚糖納米纖維是構造組織工程支架的優(yōu)良材料。高分子納米纖維的制備方法主要有靜電紡絲、自組裝和相分離等，目前使用較多的是采用靜電紡絲技術來制備殼聚糖納米纖維及殼聚糖納米復合纖維[1. K. Ohkawa， D. Cha， H. Kim， et al. Electrospinning of Chitosan.Macromol. Rapid Commun. 25，1600 1605(2004). 2. Bhattaai N， Edmondson D， Veiseh 0，et al. Electrosp皿 chitosan-based nanofibers andtheir cellular compatibility,Biomaterials， 26， 6176 6184 (2005).]。但通常，靜電紡絲技術需要專門設備且工藝較復
雜。針對這種情況，本發(fā)明采用相分離技術制備了生物可降解的殼聚糖基納米纖維，可以采用非常簡單的工藝實現(xiàn)對天然細胞外基質的仿生模擬，具有良好的生物相容性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷與不足，本發(fā)明的目的首先在于提供一種生物可降解的殼聚糖納米纖維的制備方法，是采用簡單的工藝實現(xiàn)對天然細胞外基質的仿生模擬。
本發(fā)明的目的還在于提供一種上述方法得到的殼聚糖納米纖維，其表現(xiàn)出良好的細胞和組織相容性，特別適于組織工程、創(chuàng)傷修復及藥物/生物活性物質釋放等領域的應用。 本發(fā)明的再一 目的在于提供上述殼聚糖納米纖維的應用。 本發(fā)明的目的通過以下的技術方案來實現(xiàn) —種殼聚糖納米纖維的制備方法，包括如下步驟 (1)殼聚糖用酸溶解成殼聚糖溶液； (2)將步驟(1)所得殼聚糖溶液進行相分離； (3)將步驟(2)所得產(chǎn)物冷凍干燥、洗滌、再冷凍干燥即得到殼聚糖納米纖維。
為更好的實現(xiàn)本發(fā)明 作為優(yōu)選，步驟(l)中，所述殼聚糖脫乙酰度為70% 100%、重均分子量為2000 150萬；所述酸的體積濃度為0. 005% 0. 5%。
作為優(yōu)選，步驟(i)中，所述殼聚糖與酸的質量體積比為io—4 : i io—3 : i。 作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述酸為乙酸、鹽酸或己二酸。 作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述的相分離為在液氮中冷凍相分離lmin 24h。 作為優(yōu)選，步驟(3)中，所述冷凍干燥為在-S(TC下冷凍1 7天。 作為優(yōu)選，步驟(3)中，所述洗滌先后采用含0. 01 lmol/L的NaOH的乙醇水溶
液、去離子水來洗滌殼聚糖納米纖維；所述乙醇水溶液中，乙醇與水的體積比為80 : 20
99 : i。 本發(fā)明還提供一種殼聚糖納米纖維，就是用上述任一種方法制備得到的。 作為優(yōu)選，本發(fā)明所得殼聚糖納米纖維的直徑為50 500nm。 本發(fā)明的殼聚糖基納米纖維可以應用于組織工程和創(chuàng)傷修復等領域，主要是用于
制備該領域所用的材料。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點大大簡化了殼聚糖基納米纖維的工藝步驟，并在性能上實現(xiàn)對天然細胞外基質的仿生模擬，具有良好的生物相容性。本發(fā)明還可以通過改變工藝參數(shù)達到控制納米纖維機械性能、生物降解性能的目的，在組織工程、創(chuàng)傷修復及藥物及生物活性物質釋放等領域具有廣闊應用前景。


圖1是實施例1所得殼聚糖納米纖維的掃描電鏡照片。 圖2是實施例2所得殼聚糖納米纖維的掃描電鏡照片。 圖3是實施例3所得殼聚糖納米纖維的掃描電鏡照片。 圖4是成骨細胞和骨髓間充質干細胞在殼聚糖納米纖維支架體外培養(yǎng)的生長曲線。 圖5是殼聚糖納米纖維支架種植于新西蘭大白兔的股骨髁部負重區(qū)照片。 圖6是術后一個月股骨髁缺損部位的修復照片。 圖7是術后一個月股骨髁缺損部位的空白組照片。
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發(fā)明做進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實現(xiàn)方式并不局限于此。 下述實施例中所用試劑無特別說明均為市售化學分析純。
實施例1 稱取0. 1克殼聚糖(脫乙酰度90%，重均分子量為5萬)溶于100毫升0. 5%的乙酸溶液中，常溫下磁力攪拌配制成濃度為0. 1 %的殼聚糖乙酸溶液。將殼聚糖溶液置于液氮中冷凍24h，在-S(TC下冷凍干燥7天，得到的殼聚糖納米纖維先后用1. Omol/L的Na0H乙醇水溶液(乙醇與水的體積比為90 : 10)及去離子水清洗，再在-8(TC下冷凍干燥7天后得到殼聚糖納米纖維，其直徑大小為250 400nm，如圖1所示。
實施例2 稱取0.05克殼聚糖(脫乙酰度95%，重均分子量為35萬)溶于100毫升0.25%的乙酸溶液中，常溫下磁力攪拌，配制成濃度為0.05%的殼聚糖乙酸溶液。將殼聚糖溶液置于液氮中冷凍12h，在-S(TC下冷凍干燥3天，得到的殼聚糖納米纖維先后用0. 5mol/L的NaOH乙醇水溶液(乙醇與水的體積比為95 : 5)及去離子水清洗，再在-S(TC下冷凍干燥3天后得到殼聚糖納米纖維，其直徑大小150 350nm之間，如圖2所示。
實施例3 稱取0. 01克殼聚糖(脫乙酰度95 % ，重均分子量為150萬)溶于100毫升0. 005 %的鹽酸溶液中，常溫下磁力攪拌配制濃度為0. 01%的殼聚糖鹽酸溶液。將殼聚糖溶液置于液氮中冷凍lmin，在-S(TC下冷凍干燥1天，得到納米纖維先后用0. 01mol/L的NaOH乙醇水溶液(乙醇與水的體積比為99 : 1)及去離子水清洗，再在-8(TC下冷凍干燥l天后得到殼聚糖納米纖維，其直徑大小為50 500nm之間，如圖3所示。
應用實施例 將實施例2制得的殼聚糖納米纖維裁成厚度為3mm，直徑與24孔培養(yǎng)板孔徑大小相當?shù)闹Ъ埽瑝|于孔底。SD大鼠的成骨細胞(OB組)與骨髓間充質干細胞(BMSCs組)分別接種于殼聚糖納米纖維支架中，每孔加入200 ii L細胞懸液，細胞濃度為1 X 105個細胞/mL，然后置于0. 05% C02， 37t:孵育箱中培養(yǎng)。分別在接種后1周、2周和3周，吸出培養(yǎng)液，PBS漂洗吸出懸浮的細胞后，胰酶消化，用MTT法測定細胞的生長曲線，如圖4所示。成骨細胞和骨髓間充質干細胞在殼聚糖納米纖維支架中均能快速生長，說明殼聚糖納米纖維支架具有良好的生物相容性。 將實施例2制得的殼聚糖納米纖維支架用于新西蘭大白兔的股骨髁缺損修復。首先將殼聚糖納米纖維支架種植于股骨髁部負重區(qū)，如圖5所示。術后一個月觀察股骨髁缺損部位(箭頭指示部位)的修復情況，如圖6所示。與缺損股骨髁的空白組(如圖7)相比，殼聚糖納米纖維支架修復的股骨髁缺損部位組織生長較好，支架材料與缺損部位的邊界變得模糊，周圍有軟組織生長，殼聚糖納米纖維支架已發(fā)生部分降解，缺損部位得到了較好的修復。 實施例1和3所得殼聚糖納米纖維進行上述實驗，可達到大致相同的效果。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
一種殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)殼聚糖用酸溶解成殼聚糖溶液；(2)將步驟(1)所得殼聚糖溶液進行相分離；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物冷凍干燥、洗滌、再冷凍干燥即得到殼聚糖納米纖維。
2. 根據(jù)權利要求l所述的殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所 述殼聚糖脫乙酰度為70% 100%，重均分子量為2000 150萬；所述酸的體積濃度為 0. 005% 0. 5%。
3. 根據(jù)權利要求l所述的殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所述殼聚糖與酸的質量體積比10—4 : i io—3 : i。
4. 根據(jù)權利要求l所述的殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所述酸為乙酸、鹽酸或己二酸。
5. 根據(jù)權利要求l所述的殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于步驟(2)中，所述的相分離為在液氮中冷凍相分離lmin 24h。
6. 根據(jù)權利要求l所述的殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述 冷凍干燥為在-S(TC下冷凍1 7天。
7. 根據(jù)權利要求l所述的殼聚糖納米纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述 洗滌是先后采用含0. 01 lmol/L的NaOH的乙醇水溶液、去離子水來洗滌殼聚糖納米纖 維；所述乙醇水溶液中，乙醇與水的體積比為80 : 20 99 : 1。
8. 根據(jù)權利要求1 7中任一項所述的方法制備得到的殼聚糖納米纖維。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法制備得到的殼聚糖納米纖維，其特征在于所述殼聚糖 納米纖維的直徑為50 500nm。
10. 權利要求8所述的殼聚糖基納米纖維在制備組織工程或創(chuàng)傷修復材料中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種殼聚糖納米纖維及其制備方法和應用，包括如下步驟(1)殼聚糖用酸溶解成殼聚糖溶液；(2)將步驟(1)所得殼聚糖溶液進行相分離；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物冷凍干燥、洗滌、再冷凍干燥即得到殼聚糖納米纖維。本發(fā)明制備的殼聚糖基納米纖維可生物降解，具有仿細胞外基質的結構，在組織工程、臨床創(chuàng)傷修復等領域應用前景廣闊。
文檔編號A61L27/20GK101736438SQ20091021440
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者屠美, 曾戎, 查振剛, 趙劍豪, 陳昊東 申請人:暨南大學