專利名稱：一種可降解中空纖維膜及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纖維膜及其應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種可降解中空纖維膜及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
從二十世紀(jì)初開始，隨著可靠的聚合方法的發(fā)現(xiàn)，以及高分子理論，物理和工程技術(shù)的巨大進(jìn)展，導(dǎo)致并推動(dòng)了一場(chǎng)材料革命，這場(chǎng)革命對(duì)人類歷史的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。塑料、纖維和橡膠等高分子材料的使用給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。但與此同時(shí)， 這些材料在使用后廢棄所造成的環(huán)境污染也是非常嚴(yán)重的，這引起了世界各國(guó)的普遍重視。為了減輕廢棄高分子材料對(duì)環(huán)境的污染，現(xiàn)今對(duì)可降解材料的開發(fā)力度正逐步加強(qiáng)。世界各國(guó)，越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和公司都投入了很大的力量來(lái)發(fā)展和生產(chǎn)可降解的高分子材料。聚碳酸丁二醇酯(PBC)是一種于20世紀(jì)末合成的新型聚酯材料，但當(dāng)時(shí)并未引起足夠的重視。直到日益強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的今天，國(guó)內(nèi)已有公司開始生產(chǎn)這種材料。PBC材料具有熔體強(qiáng)度高、加工成型性好、材料強(qiáng)度好、降解周期相對(duì)較短等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，可降解生物醫(yī)用材料的研究開發(fā)也是近年來(lái)的熱點(diǎn)，人們一直希望能夠得到更多可在預(yù)期時(shí)間內(nèi)起到醫(yī)用功效同時(shí)在體內(nèi)降解的材料，希望以此來(lái)避免二次手術(shù)帶來(lái)的痛苦。聚碳酸丁二醇酯目前主要用來(lái)制備一些塑料制品，特別是可降解地膜等。但基于其良好的生物相容性和可降解性，這種材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域，特別是組織工程方面的應(yīng)用前景非常良好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可降解中空纖維膜及其應(yīng)用，該中空纖維膜力學(xué)強(qiáng)度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)，可以在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料使用，且該纖維膜制備方法操作簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)設(shè)備要求不高， 可規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明的一種可降解中空纖維膜，該纖維膜由聚碳酸丁二醇酯(PBC)組成，其中聚碳酸丁二醇酯的分子量為I萬(wàn) 25萬(wàn)；中空纖維膜的外徑為0. I 50mm，內(nèi)徑為0. I 50mm,微孔孔徑為0. Olum Imm,孔隙率為5% 95%,長(zhǎng)度為0. 01 10m。本發(fā)明的一種可降解中空纖維膜在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料或者其它醫(yī)學(xué)應(yīng)用。本發(fā)明的一種可降解中空纖維膜應(yīng)用于含水酒精的精餾。所述可降解中空纖維膜如附圖5所示。該可降解中空纖維膜的制備方法，包括(I)將聚碳酸丁二醇酯PBC與致孔劑加入到高溫?fù)]發(fā)溶劑中，加熱攪拌，待完全溶解后，經(jīng)過(guò)濾、脫泡得到紡絲原料液；其中PBC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 60%，致孔劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 05 30% ；(2)將上述紡絲原料液加熱至25 60°C，然后用紡制中空纖維的專用噴絲頭擠出，采用干-濕法或濕法紡絲工藝固化成型，即得可降解中空纖維膜。步驟⑴中所述的高溫?fù)]發(fā)溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、N，N- 二甲基乙酰胺(DMAc)、乙酸、四氫呋喃(THF)、二甲亞砜(DMSO)、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種。步驟(I)中所述的致孔劑為水溶性致孔劑，為聚合物致孔劑或無(wú)機(jī)顆粒致孔劑； 聚合物致孔劑為淀粉、海藻酸鈉、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥甲基殼聚糖、明膠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚乙烯亞胺或聚乙烯基吡咯烷酮；無(wú)機(jī)顆粒致孔劑為鈉鹽、鉀鹽、鐵鹽或鎳鹽，其粒徑小于5 Pm。步驟(2)中所述的干-濕法紡絲，其工藝參數(shù)為空氣層高度0.5 20cm，凝固浴溫度0 40°C;其拉伸為I 3級(jí)，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在惰性氣體保護(hù)下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。步驟⑵中所述的濕法紡絲，其工藝參數(shù)為凝固浴溫度0 40°C;其拉伸為I 3級(jí)，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在惰性氣體保護(hù)下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。步驟(2)中所述的加熱是在具有加熱保溫功能的料筒種加熱，所述的具有加熱保溫功能的料筒采用外設(shè)線圈加熱或內(nèi)置芯管加熱。步驟(2)中所述的紡制中空纖維的專用噴絲頭的成芯方式為液壓成芯、氣壓成芯或固體模具成芯。所述噴絲頭及料筒如附圖1、2、3、4所示。本發(fā)明的制備方法中，通過(guò)添加致孔劑來(lái)制備膜孔隙率與孔徑；本發(fā)明制備的中空纖維膜具有力學(xué)強(qiáng)度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，可以在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面及醫(yī)學(xué)外的其他領(lǐng)域。本發(fā)明采用聚碳酸丁二醇酯作為制備中空纖維膜的材料，該材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和優(yōu)良的力學(xué)性能，制得的中空纖維膜適合組織工程種子細(xì)胞吸附和生長(zhǎng)，對(duì)周圍組織環(huán)境無(wú)副作用，降解產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害，易于排出體外，因此可以在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面。本發(fā)明能夠批量制備不同內(nèi)徑、壁厚、長(zhǎng)度和孔隙率的中空纖維膜；由于制備方法中的加熱溫度在聚碳酸丁二醇酯的熔點(diǎn)以下，因此這種方法屬于低溫?zé)嶂孪喾蛛x法。本發(fā)明將一種新型可降解生物材料聚碳酸丁二醇酯制備成為中空纖維膜，并將該纖維膜作為人造血管修復(fù)材料和導(dǎo)管支架材料應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域，為組織工程引入了一種新型可降解聚合物材料。本發(fā)明的中空纖維膜采用一種新型聚酯材料聚碳酸丁二醇酯制備，將一種主要用于塑料領(lǐng)域的聚酯材料引入到醫(yī)用領(lǐng)域，擴(kuò)大了聚碳酸丁二醇酯的用途。有益效果
(I)本發(fā)明制備的中空纖維膜力學(xué)強(qiáng)度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)，且降解周期相對(duì)較短，降解產(chǎn)物對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，易于排出；(2)本發(fā)明的制備方法采用聚碳酸丁二醇酯作為制備中空纖維膜的材料，操作簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)設(shè)備的要求不高，可規(guī)?；a(chǎn)；(3)本發(fā)明的中空纖維膜可以在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料、導(dǎo)管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面及醫(yī)學(xué)外的其他領(lǐng)域，是一種非常具有潛力的可降解聚酯材料。


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具體實(shí)施例方式下面結(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)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I(I)將分子量為60000的聚碳酸丁二醇酯(PBC)粉碎烘干后加入分子量為8000的聚乙二醇(PEG)，將混合后的原料加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，加熱到50°C，攪拌溶解制成溶液，該溶液中PBC占總質(zhì)量的20%，PEG占總質(zhì)量的5%，過(guò)濾溶液，真空脫泡5h ；(2)將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在50°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用濕法紡絲工藝固化成型，參數(shù)為空氣層高度0cm，凝固浴水，溫度20°C;單級(jí)拉伸，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為25°C，拉伸倍數(shù)為I. 5倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。中空纖維膜的外徑為5mm,內(nèi)徑為4mm,微孔孔徑為0. 8 y m,孔隙率為80%,長(zhǎng)度為5cm。(3)將PBC中空纖維膜應(yīng)用于缺損長(zhǎng)度為5cm、直徑為5mm的外傷性血管缺損修復(fù)。探查傷口后阻斷血流，清除創(chuàng)口血塊及異物，用1%。肝素鹽水沖洗血管腔，選擇外徑 5mm、內(nèi)徑4mm、長(zhǎng)度5cm、微孔孔徑0. 8 y m、孔隙率80%的PBC中空纖維膜,與缺損端血管進(jìn)行端端連續(xù)交鎖縫合；縫合傷口后觀察愈合及修復(fù)情況，修復(fù)成功率100%，I年通暢率達(dá) 70%。實(shí)施例2(I)將分子量為100000的聚碳酸丁二醇酯(PBC)粉碎烘干后加入分子量為75000 的聚乙烯醇(PVA)，將混合后的原料加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，加熱到40°C，攪拌溶解制成溶液，該溶液中PBC占總質(zhì)量的25%，PVA占總質(zhì)量的12%，過(guò)濾溶液，真空脫泡7h ；(2)將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在40°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用干-濕法紡絲工藝固化成型，參數(shù)為空氣層高度7cm，凝固浴水，溫度20°C ;其拉伸分2級(jí)進(jìn)行，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為35°C，拉伸倍數(shù)為4 倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，空氣吹風(fēng)干燥，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。纖維膜外徑4mm,內(nèi)徑3mm,微孔孔徑0. 6 y m,孔隙率90%,長(zhǎng)度為50cm。(3)將PBC中空纖維膜應(yīng)用于缺損長(zhǎng)度為2. 5cm的坐骨神經(jīng)缺損修復(fù)。以臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化而成的雪旺細(xì)胞接種于長(zhǎng)度為2. 5cm的PBC中空纖維膜的外部壁上， 將人重組睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子CNTF(ciliary neurotrophic factor)通過(guò)芯吸效應(yīng)進(jìn)入PBC 中空纖維膜內(nèi)部直徑為3_的空腔和管壁上的孔徑0.6 的微孔中。觀察愈合及坐骨神經(jīng)缺損修復(fù)情況，神經(jīng)元誘導(dǎo)率可達(dá)60%。實(shí)施例3(I)將分子量為150000的聚碳酸丁二醇酯(PBC)粉碎烘干后加入直徑為0. 8 y m 的氯化鈉微粉，將混合后的原料加入到丙酮中，加熱到55°C，攪拌溶解制成溶液，該溶液中 PBC占總質(zhì)量的25%，氯化鈉微粉占總質(zhì)量的2%，過(guò)濾溶液，真空脫泡5h ；(2)將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在50°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用濕法紡絲工藝固化成型，參數(shù)為噴絲頭與凝固浴間無(wú)空氣層， 凝固浴水，溫度10°c;其拉伸分3級(jí)進(jìn)行，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為30°C，拉伸倍數(shù)為3倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，氮?dú)獯碉L(fēng)干燥，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。纖維膜外徑3. 5mm，內(nèi)徑3mm，微孔孔徑Iii m，孔隙率20%，長(zhǎng)度為3cm。(3)將PBC 中空纖維膜應(yīng)用于含水酒精的精餾。選擇20根外徑3. 5mm、內(nèi)徑3mm、長(zhǎng)度28cm微孔孔徑 I U m、孔隙率20%的PBC中空纖維膜組成膜組件作為精餾填料，通過(guò)滲透汽化與精餾耦合， 將0. 6mol%的含水酒精進(jìn)行精餾，控制氣速為40/cm ;先通過(guò)滲透汽化將含水酒精濃度提高到95 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，計(jì)算分離因子60-70，滲透通量為70-80 (m2 h)，總傳質(zhì)系數(shù)隨中空纖維膜組件填充密度的增加而減少；后用恒沸精餾進(jìn)一步提純到99. 8 (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
權(quán)利要求
1.一種可降解中空纖維膜，該纖維膜由聚碳酸丁二醇酯PBC組成，其中聚碳酸丁二醇酯的分子量為I萬(wàn) 25萬(wàn)；所述的可降解中空纖維膜的外徑為O. I 50mm，內(nèi)徑為O. I 50mm,微孔孔徑為O. Olum Imm,孔隙率為5% 95%,長(zhǎng)度為O. 01 10m。
2.—種可降解中空纖維膜在組織工程中作為人造血管修復(fù)材料或?qū)Ч苤Ъ懿牧系膽?yīng)用。
3.—種可降解中空纖維膜應(yīng)用于含水酒精的精餾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可降解中空纖維膜及其應(yīng)用，該纖維膜由一種可完全生物降解材料聚碳酸丁二醇酯PBC組成，其中聚碳酸丁二醇酯的分子量為1萬(wàn)～25萬(wàn)；該纖維膜應(yīng)用于組織工程中作為人造血管修復(fù)材料和導(dǎo)管支架材料。本發(fā)明所述纖維膜制備方法簡(jiǎn)單，能夠批量制得不同內(nèi)徑、壁厚、長(zhǎng)度和孔隙率的產(chǎn)品，且該種中空纖維膜力學(xué)性能良好，適合細(xì)胞生長(zhǎng)且降解周期較短，在生物醫(yī)用領(lǐng)域存在非常好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D69/08GK102580578SQ20121003973
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者盧新坤, 楊慶, 沈新元, 邵成華, 金曉懿 申請(qǐng)人:東華大學(xué)