一種納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，屬于生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]殼聚糖作為一種陽離子堿性多糖，結(jié)構(gòu)類似于人體內(nèi)的硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸等多糖類物質(zhì)，在體內(nèi)可被降解吸收，并具有止痛、止血、抑菌、促進傷口愈合、減小疤痕等優(yōu)異特性，目前在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。Sundararajan V等人采用相分離技術(shù)首次制備了殼聚糖支架，其結(jié)構(gòu)為數(shù)十到數(shù)百微米厚度的片狀蜂窩結(jié)構(gòu)，具有較好的生物學(xué)性能(B1materials ,1999; 20:1133-1142)。胡巧玲等公開了三維有序多孔殼聚糖骨修復(fù)支架材料的制備方法(CN101366972)，拓展了其應(yīng)用。殼聚糖具有良好的生物相容性，研究證明了其可作為支架材料，但殼聚糖支架的微觀結(jié)構(gòu)也對其綜合性能有較大的影響。研究表明納米纖維支架有較大的比表面積，可提供細胞粘附和分化的更好條件，但單純的納米纖維力學(xué)強度較低，無法承受支架植入過程的力學(xué)載荷。相比而言，微米纖維支架具有較好的力學(xué)性能。另外，支架要求具有三維貫通的孔結(jié)構(gòu)，便于營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞、代謝物質(zhì)的交換以及細胞的迀移。研究表明，對于營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞和代謝物質(zhì)的交換，納米尺度的孔具有較高的效率，并可促進支架的降解吸收和組織再生，但該尺度的孔阻礙細胞在支架內(nèi)部的滲透和迀移，微米尺度的孔則對細胞的滲透、迀移以及隨之的分化增殖、新血管和神經(jīng)的長入是比較有利的。微納米共存的孔結(jié)構(gòu)可以保證細胞生長過程中營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞、細胞的迀移以及新血管和神經(jīng)生長所需的空間。
[0003]綜上，在纖維直徑和孔徑同時具有微納米多尺度的三維支架具有良好的生物相容性和力學(xué)性能。目前研究者多采用相分離的方法制備殼聚糖三維支架，但無法控制其纖維直徑和孔徑，或采用靜電紡絲的方法獲得二維的殼聚糖薄膜，但如何制備纖維直徑和孔徑同時具有微納米多尺度的三維殼聚糖支架制備方法尚未見報導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要設(shè)想是采用靜電紡絲的方法分別制備納米和微米殼聚糖薄膜，按一定配比將納米和微米殼聚糖纖維膜混合，并將殼聚糖薄膜高速剪切成短纖維，分樣后，加入微米尺度的致孔劑，經(jīng)冷凍干燥成型，水置換去除致孔劑，再經(jīng)冷凍干燥得到納微米多尺度殼聚糖三維支架。
[0005]本發(fā)明中納微米多尺度殼聚糖三維支架的制備方法具體如下所述。
[0006](I)靜電紡絲納米殼聚糖纖維膜，配制殼聚糖5.0%的溶液，溶劑為三氟乙酸和二噁烷的混合物，體積比為70:30，紡絲電壓為20kV。
[0007](2)靜電紡絲微米殼聚糖纖維膜，配制殼聚糖7.5%的溶液，溶劑為三氟乙酸和二噁烷的混合物，體積比為90:10，紡絲電壓為15kV。
[0008](3)將靜電紡絲得到的納米和微米殼聚糖纖維膜浸泡在0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中去除未揮發(fā)的溶劑，水洗風(fēng)干后待用。
[0009](4)分別稱取定量的納米和微米殼聚糖纖維膜，加入到定量的水中，在水中高速剪切成短纖維。
[0010](5)分樣至稱量瓶中，加入篩分后具有一定粒度分布的鹽作為致孔劑，快速在液氮中冷凍成型并凍干。
[0011](6)凍干后的樣品經(jīng)水置換去除鹽，再經(jīng)冷凍干燥可獲得納微米多尺度殼聚糖三維支架。
[0012]本發(fā)明制得的納微米多尺度殼聚糖三維支架外觀為白色圓盤，其形狀和高度可在分樣中采用不同的容器和分樣體積調(diào)節(jié)。制備方法中主要通過靜電紡絲獲得納微米尺度的纖維，制備中也可方便地調(diào)整紡絲條件得到不同尺度的納米和微米殼聚糖纖維，通過納米纖維之間的孔形成納米尺度的孔，通過微米尺度的鹽致孔劑獲得微米尺度的孔。該支架在纖維直徑和孔徑同時具有微納米尺度，賦予支架良好的生物相容性和力學(xué)強度，便于營養(yǎng)物質(zhì)的輸送和細胞的迀移。該制備方法工藝簡單，易于得到不同直徑的殼聚糖纖維，并可通過鹽致孔獲得微米尺度的孔，其孔徑容易控制。相比于單純的靜電紡絲法，該法還可容易地制備三維結(jié)構(gòu)的支架。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實施例，對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的說明，但本發(fā)明的實現(xiàn)方式并不局限于此。
[0014]實施例1:分別取7ml的三氟乙酸和3ml的二噁烷，混合均勻，稱取0.5g殼聚糖，攪拌溶解，靜置12小時。將殼聚糖溶液加入到注射器中，通以20kV的電壓紡絲，收集在接地的鋁箔上，可獲得殼聚糖纖維直徑在50-300nm的薄膜。分別取18ml的三氟乙酸和2ml的二噁烷，混合均勻，稱取1.5g殼聚糖，攪拌溶解，靜置12小時。將殼聚糖溶液加入到注射器中，通以15kV的電壓紡絲，收集在接地的鋁箔上，可獲得殼聚糖纖維直徑在1-ΙΟμπι的薄膜。將靜電紡絲得到的納米和微米纖維膜浸泡在0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中去除未揮發(fā)的溶劑，水洗風(fēng)干。分別稱取0.2g和0.8g納米和微米殼聚糖纖維膜，在10ml水中高速剪切成短纖維，分樣至稱量瓶中，加入篩分的氯化鈉顆粒，其粒度分布在50-350μπι之間，高度與分樣的液面相同，快速在液氮中冷凍成型，在凍干機中凍干。凍干后的樣品經(jīng)水置換去除支架中的鹽致孔劑，再經(jīng)冷凍干燥可獲得納微米多尺度殼聚糖三維支架。
[0015]實施例2:分別取35ml的三氟乙酸和15ml的二噁烷，混合均勻，稱取2.5g殼聚糖，攪拌溶解，靜置12小時。將殼聚糖溶液加入到注射器中，通以20kV的電壓紡絲，收集在接地的鋁箔上，可獲得殼聚糖纖維直徑在50-300nm的薄膜。分別取9ml的三氟乙酸和Iml的二噁烷，混合均勻，稱取0.75g殼聚糖，攪拌溶解，靜置12小時。將殼聚糖溶液加入到注射器中，通以15kV的電壓紡絲，收集在接地的鋁箔上，可獲得殼聚糖纖維直徑在1-ΙΟμπι的薄膜。將靜電紡絲得到的納米和微米纖維膜浸泡在0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中去除未揮發(fā)的溶劑，水洗風(fēng)干。分別稱取2.4g和0.6g納米和微米殼聚糖纖維膜，在10ml水中高速剪切成短纖維，分樣至稱量瓶中，加入篩分的氯化鈉顆粒，其粒度分布在50-350μπι之間，高度與分樣的液面相同，快速在液氮中冷凍成型，在凍干機中凍干。凍干后的樣品經(jīng)水置換去除支架中的鹽致孔劑，再經(jīng)冷凍干燥可獲得納微米多尺度殼聚糖三維支架。
【主權(quán)項】
1.一種納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，其特征在于在一定條件下分別靜電紡絲納米和微米殼聚糖纖維膜，在0.5mol/L的氫氧化鈉溶液中去除未揮發(fā)的溶劑并水洗風(fēng)干后，按一定配比將納米和微米殼聚糖纖維膜在水中高速剪切成短纖維，分樣后，加入具有一定粒度分布的微米氯化鈉致孔劑，快速在液氮中冷凍成型并凍干，凍干樣品經(jīng)水置換去除致孔劑，水置換去除氯化鈉致孔劑，再經(jīng)冷凍干燥得到納微米多尺度殼聚糖三維支架。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，其特征在于所使用的殼聚糖分子量在20?40萬之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，其特征在于靜電紡絲納米纖維膜時，殼聚糖濃度為5.0%，溶劑為三氟乙酸和二噁烷的混合物，體積比為70:30，紡絲電壓為201^。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，其特征在于靜電紡絲微米殼聚糖纖維膜時，殼聚糖濃度為7.5%，溶劑為三氟乙酸和二噁烷的混合物，體積比為90:10，紡絲電壓為151^。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，其特征在于納米殼聚糖和微米殼聚糖的質(zhì)量比在20:80到80: 20之間，殼聚糖納米微米纖維在水中的總濃度在I?3%之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，其特征在于使用的氯化鈉致孔劑的粒度范圍在50?350μηι之間。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種納微米多尺度殼聚糖三維支架及其制備方法，它采用在一定條件下分別靜電紡絲納米和微米殼聚糖纖維膜，經(jīng)堿洗、水洗和風(fēng)干后按一定配比將納米和微米殼聚糖纖維膜在水中高速剪切成短纖維，分樣后，加入微米尺度的鹽顆粒作為致孔劑，快速在液氮中冷凍成型并凍干，凍干樣品經(jīng)水置換去除致孔劑，再經(jīng)冷凍干燥得到納微米多尺度殼聚糖三維支架。該制備方法工藝簡單，支架在纖維直徑和孔徑同時具有微納米尺度，賦予支架良好的生物學(xué)性能和力學(xué)性能。
【IPC分類】D04H1/728, D04H1/42, C08J9/26, A61L27/20, A61L27/56
【公開號】CN105582573
【申請?zhí)枴緾N201610106724
【發(fā)明人】汪學(xué)軍, 樓濤
【申請人】青島大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年2月27日