一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，包括：將聚己內(nèi)酯溶于溶劑中，攪拌溶解，得到聚己內(nèi)酯溶液；將角蛋白溶于溶劑中，攪拌溶解，得到角蛋白溶液；將聚己內(nèi)酯溶液與角蛋白溶液按質(zhì)量比為95∶5-5∶95混合，攪拌混勻，得到紡絲液，然后進(jìn)行靜電紡絲，即得。本發(fā)明通過(guò)靜電紡絲的方法，將天然生物大分子材料角蛋白與聚己內(nèi)酯復(fù)合制備成納米纖維膜，使該納米纖維膜在具備高孔隙率的同時(shí)，顯示出良好的力學(xué)及生物學(xué)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米纖維膜的制備領(lǐng)域，特別涉及一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]角蛋白是一種不溶性的纖維狀動(dòng)物蛋白質(zhì)，是外胚層細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白，廣泛存在于動(dòng)物皮膚及皮膚附屬物中，如毛發(fā)、蹄、殼、爪、角、鱗片等。近幾年的大量研究表明，角蛋白是一種生物相容性好且不被機(jī)體免疫排斥的優(yōu)質(zhì)生物醫(yī)用材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展大量關(guān)于角蛋白生物材料的基礎(chǔ)研究及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，在創(chuàng)傷敷料[Wound Repair and Regeneration, 2012, 20:236-242]、人造骨[Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 2013, 28:141-153]以及神經(jīng)修復(fù)[Biomaterials34 (2013) 5907-5914]等方面都取得了良好效果，并有部分產(chǎn)品應(yīng)用于臨床。
[0003]但現(xiàn)有研究證明，由于角蛋白的分子量較低，單一的角蛋白材料制成的膜材料通常較脆，且力學(xué)強(qiáng)度不高，使其應(yīng)用性受到限制。因此，目前，大多數(shù)的角蛋白基生物材料往往采用角蛋白與天然高分子或人工高分子復(fù)合，這樣既可以保持以改善單一角蛋白力學(xué)性能較差的不足，如絲素蛋白[Biomacromo I ecu Ie S，2008, 9, 1299 - 1305]、PVA[Advances in Materials Science and Engineering, 2014，Article ID163678]、PLGA[Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 2013, 28:141-153]、PLLA[Biomed.Mater.2013,8:1-9]等。聚己內(nèi)酯(PCL)是一種商業(yè)化的；醫(yī)用高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性，已通過(guò)美國(guó)藥監(jiān)局的批準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于藥物載體、軟組織修復(fù)、組織工程材料等生物醫(yī)用領(lǐng)域。因此，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種基于聚己內(nèi)酯和角蛋白兩種材料的復(fù)合材料。同時(shí)，為了獲得具有高孔隙率的膜狀材料，本發(fā)明采用靜電紡絲的方法制備聚己內(nèi)酯和角蛋白復(fù)合膜。靜電紡絲技術(shù)是指利用高壓電場(chǎng)環(huán)境使聚合物紡絲液形成帶電的噴射流，該噴射流在電場(chǎng)作用下被拉長(zhǎng)，溶劑揮發(fā)，最后在接收裝置上形成一定形態(tài)的納米纖維。近十幾年來(lái)，該技術(shù)已成為制備納米纖維材料的有效途徑之一，所得納米纖維孔隙率高，形態(tài)可控，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)用敷料、組織工程支架等領(lǐng)域。本發(fā)明所制備的聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜即保持了角蛋白良好的生物活性，又具備聚己內(nèi)酯良好的韌性和力學(xué)強(qiáng)度，有望應(yīng)用于醫(yī)用敷料等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，該發(fā)明通過(guò)靜電紡絲的方法，將天然生物大分子材料角蛋白與聚己內(nèi)酯復(fù)合制備成納米纖維膜，使該納米纖維膜在具備高孔隙率的同時(shí)，顯示出良好的力學(xué)及生物學(xué)性能。
[0005]本發(fā)明的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，包括:
[0006](I)將聚己內(nèi)酯溶于溶劑中，攪拌溶解，得到聚己內(nèi)酯溶液；
[0007](2)將角蛋白溶于溶劑中，攪拌溶解，得到角蛋白溶液；[0008](3)將聚己內(nèi)酯溶液與角蛋白溶液按質(zhì)量比為95:5-5:95混合，攪拌混勻，得到紡絲液，然后進(jìn)行靜電紡絲，即得聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0009]所述步驟(I)中溶劑為乙酸或乙酸/甲酸混合溶液；其中乙酸的質(zhì)量體積百分濃度大于或等于80%，乙酸/甲酸混合液中乙酸和甲酸的體積比為1:9-9:1。
[0010]所述步驟(I)中聚己內(nèi)酯的平均分子量為70，000-90, 000。
[0011]所述步驟⑴中聚己內(nèi)酯溶液的濃度為80-100mg/ml。
[0012]所述步驟⑵中溶劑為甲酸或乙酸/甲酸混合溶液；其中甲酸的質(zhì)量體積百分濃度大于或等于80%，乙酸/甲酸混合液中乙酸和甲酸的體積比為1:9-9:1。
[0013]所述步驟⑵中角蛋白溶液的濃度為10_20mg/ml。
[0014]所述步驟⑵中角蛋白為采用還原法、氧化法、水解法得到的角蛋白。
[0015]所述步驟(2)中角蛋白為動(dòng)物提取角蛋白或基因重組技術(shù)得到的角蛋白。
[0016]所述的角蛋白可以從人發(fā)、羊毛、家禽羽毛、牛毛等人或動(dòng)物毛發(fā)提取而得，也可以是來(lái)源于盲鰻等其它已報(bào)道的動(dòng)物體，也可以是基因重組技術(shù)得到的角蛋白產(chǎn)物。
[0017]所述步驟(2)中角蛋白的分子量為3_300kDa。
[0018]所述步驟(3)中靜電紡絲工藝參數(shù)為:電壓13_35kV，接收距離8-22cm，紡絲速率為0.5-1.5ml/h，噴絲孔內(nèi)徑為0.7-0.9mm，紡絲溫度20_30°C，紡絲濕度45-65%;以鋁箔或布接收納米絲。
[0019]所述步驟(3)中所得的聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜用于醫(yī)用創(chuàng)傷敷料。
[0020]所述步驟(3)中所得的納米纖維膜為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維直徑為50_800nm。
[0021]有益.效果
[0022]本發(fā)明通過(guò)靜電紡絲的方法，將天然生物大分子材料角蛋白與聚己內(nèi)酯復(fù)合制備成納米纖維膜，使該納米纖維膜在具備高孔隙率的同時(shí)，顯示出良好的力學(xué)及生物學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]將質(zhì)量為0.8g，分子量范圍為70，000-90，000的聚己內(nèi)酯溶于10ml、體積比為30/70的乙酸/甲酸混合液中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為質(zhì)量80mg/ml的聚己內(nèi)酯溶液。將0.2g角蛋白固體溶于IOml甲酸，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為20mg/ml的角蛋白溶液。將上述聚己內(nèi)酯與角蛋白溶液按照質(zhì)量比60:40的比例進(jìn)行混合，磁力攪拌至混合均勻。將上述所得聚己內(nèi)酯/角蛋白溶液進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲參數(shù)為電壓15kV，接收距離12cm，紡絲速率為0.5ml/h,噴絲孔內(nèi)徑為0.7mm,紡絲溫度25°C，紡絲濕度50%。以鋁箔為接收器接收噴射產(chǎn)生的納米絲，得到聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0026]實(shí)施例2
[0027]將質(zhì)量為1.0g，分子量范圍為70，000-90，000的聚己內(nèi)酯溶于IOml乙酸中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為質(zhì)量100mg/ml的聚己內(nèi)酯溶液。將0.15g角蛋白固體溶于純甲酸中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為15mg/ml的角蛋白溶液。將上述聚己內(nèi)酯與角蛋白溶液按照質(zhì)量比50:50的比例進(jìn)行混合，磁力攪拌至混合均勻。將上述所得聚己內(nèi)酯/角蛋白溶液進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲參數(shù)為電壓13kV，接收距離IOcm,紡絲速率為0.8ml/h,噴絲孔內(nèi)徑為0.7mm,紡絲溫度30°C，紡絲濕度65%。以鋁箔為接收器接收噴射產(chǎn)生的納米絲，得到聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0028]實(shí)施例3
[0029]將質(zhì)量為1.0g，分子量范圍為70，000-90，000的聚己內(nèi)酯溶于10ml、體積比為10/90的乙酸/甲酸混合液中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為質(zhì)量100mg/ml的聚己內(nèi)酯溶液。將0.15g角蛋白固體溶于10ml、體積比為10/90的乙酸/甲酸混合液中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為15mg/ml的角蛋白溶液。將上述聚己內(nèi)酯與角蛋白溶液按照質(zhì)量比95:5的比例進(jìn)行混合，磁力攪拌至混合均勻。將上述所得聚己內(nèi)酯/角蛋白溶液進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲參數(shù)為電壓13kV，接收距離8cm，紡絲速率為1.5ml/h，噴絲孔內(nèi)徑為0.9mm,紡絲溫度20°C，紡絲濕度45%。以鋁箔為接收器接收噴射產(chǎn)生的納米絲，得到聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0030]實(shí)施例4
[0031]將質(zhì)量為0.8g，分子量范圍為70，000-90，000的聚己內(nèi)酯溶于10ml、體積比為90/10的乙酸/甲酸混合液中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為質(zhì)量80mg/ml的聚己內(nèi)酯溶液。將0.2g角蛋白固體溶于10ml、體積比為90/10的乙酸/甲酸混合液中，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為20mg/ml的角蛋白溶液。將上述聚己內(nèi)酯與角蛋白溶液按照質(zhì)量比5:95的比例進(jìn)行混合，磁力攪拌至混合均勻。將上述所得聚己內(nèi)酯/角蛋白溶液進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲參數(shù)為電壓35kV，接收距離22cm，紡絲速率為1.5ml/h，噴絲孔內(nèi)徑為0.9mm,紡絲溫度20°C，紡絲濕度55%。以布為接收器接收噴射產(chǎn)生的納米絲，得到聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0032]實(shí)施例5
[0033]將質(zhì)量為0.8g，分子量范圍為70，000-90, 000的聚己內(nèi)酯溶于IOml乙酸，室溫下
進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為質(zhì)量80mg/ml的聚己內(nèi)酯溶液。將0.15g角蛋白固體溶于IOml乙酸，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為15mg/ml的角蛋白溶液。將上述聚己內(nèi)酯與角蛋白溶液按照質(zhì)量比95:5的比例進(jìn)行混合，磁力攪拌至混合均勻。將上述所得聚己內(nèi)酯/角蛋白溶液進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲參數(shù)為電壓15kV，接收距離12cm，紡絲速率為1.0ml/h，噴絲孔內(nèi)徑為0.7mm，紡絲溫度15°C，紡絲濕度55%。以鋁箔為接收器接收噴射產(chǎn)生的納米絲，得到聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0034]實(shí)施例6
[0035]將質(zhì)量為1.0g，分子量范圍為70，000-90，000的聚己內(nèi)酯溶于10ml、體積比為30/70
[0036]的乙酸/甲酸混合液，室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為質(zhì)量IOOmg/ml的聚己內(nèi)酯溶液。將0.2g角蛋白固體溶于IOml乙酸,室溫下進(jìn)行磁力攪拌至完全溶解，得到濃度為20mg/ml的角蛋白溶液。將上述聚己內(nèi)酯與角蛋白溶液按照質(zhì)量比90:10的比例進(jìn)行混合，磁力攪拌至混合均勻。將上述所得聚己內(nèi)酯/角蛋白溶液進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲參數(shù)為電壓15kV，接收距離12cm，紡絲速率為1.2ml/h，噴絲孔內(nèi)徑為0.7mm，紡絲溫度15°C，紡絲濕度55%。以鋁箔為接收器接收噴射產(chǎn)生的納米絲，得到聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
[0037]實(shí)施例7
[0038]按照實(shí)施例1中所述的制備方法制備聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜，經(jīng)分析測(cè)定，復(fù)合納米纖維材料在干燥狀態(tài)下的斷裂強(qiáng)度為1.4MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為60%，孔隙率93%。以血管內(nèi)皮細(xì)胞為細(xì)胞模型，采用掃描電子顯微鏡觀察細(xì)胞在材料上的黏附形態(tài)，并通過(guò)MTT法對(duì)細(xì)胞的增殖行為進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，內(nèi)皮細(xì)胞在復(fù)合納米纖維材料上表現(xiàn)出良好的黏附形態(tài)和增殖行為，與單一聚己內(nèi)酯納米纖維膜相比具有顯著性差異。按照實(shí)施例I中所述的制備方法，以單一的角蛋白制備的納米纖維膜在干燥狀態(tài)下脆性強(qiáng)、易破碎。
【權(quán)利要求】
1.一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，包括: (1)將聚己內(nèi)酯溶于溶劑中，攪拌溶解，得到聚己內(nèi)酯溶液； (2)將角蛋白溶于溶劑中，攪拌溶解，得到角蛋白溶液； (3)將聚己內(nèi)酯溶液與角蛋白溶液按質(zhì)量比為95:5-5:95混合，攪拌混勻，得到紡絲液，然后進(jìn)行靜電紡絲，即得聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中溶劑為乙酸或乙酸/甲酸混合溶液；其中乙酸的質(zhì)量體積百分濃度大于或等于80%，乙酸/甲酸混合液中乙酸和甲酸的體積比為1:9-9:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中聚己內(nèi)酯的平均分子量為70，000-90，000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中聚己內(nèi)酯溶液的濃度為80-100mg/ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中溶劑為甲酸或乙酸/甲酸混合溶液；其中甲酸的質(zhì)量體積百分濃度大于或等于80%，乙酸/甲酸混合液中乙酸和甲酸的體積比為1:9-9:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中角蛋白溶液的濃度為10-20mg/ml。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中角蛋白為采用還原法、氧化法、水解法得到的角蛋白。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中角蛋白為動(dòng)物提取角蛋白或基因重組技術(shù)得到的角蛋白。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中角蛋白的分子量為3-300kDa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中靜電紡絲工藝參數(shù)為:電壓13-35kV，接收距離8-22cm，紡絲速率為0.5-1.5ml/h，噴絲孔內(nèi)徑為0.7-0.9mm，紡絲溫度20_30°C，紡絲濕度45-65% ;以鋁箔或布接收納米絲。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中所得的聚己內(nèi)酯-角蛋白復(fù)合納米纖維膜用于醫(yī)用創(chuàng)傷敷料。
【文檔編號(hào)】A61L15/32GK103993425SQ201410263724
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】楊光 申請(qǐng)人:東華大學(xué)