專利名稱：一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬靜電紡納米纖維的制備，特別是涉及一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備。
背景技術(shù)：
組織工程技術(shù)為修復(fù)病損的組織和器官提供了一種新的途徑。在組織工程中，細(xì)胞支架起著支撐細(xì)胞生長、引導(dǎo)組織再生和控制組織結(jié)構(gòu)等作用，是決定組織工程成敗的關(guān)鍵因素之一。1934年美國人Formhals在一篇專利中首次介紹了利用靜電斥力獲得聚合物纖維絲的方法。
明膠是膠原部分水解而得到的一類蛋白質(zhì)，具有棒狀三股螺旋結(jié)構(gòu)，具有其它合成材料無法比擬的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，在臨床醫(yī)學(xué)和臨床治療中有廣泛應(yīng)用。單獨靜電紡明膠已有報道，但單獨靜電紡明膠支架無法滿足組織修復(fù)中機械性能的要求。
熱塑性聚氨酯具有高拉伸強度和斷裂伸長率，良好的耐磨性、抗撓曲性、耐溶劑性、耐水解性和耐微生物能力，更重要的是聚氨酯具有良好的組織相容性和血液相容性，使其在很多方面有著廣泛用途，單獨聚氨酯也已成功靜電紡成納米纖維。
但由于簡單的混合靜電紡存在多種弊端，迄今為止，靜電紡明膠一聚氨酯復(fù)合納米材料還未見報道。通過結(jié)合天然和人工高聚物的優(yōu)點，利用兩者的同軸復(fù)合，有望篩選出一種既生物相容性好，又有良好機械性能的三維多孔支架材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，通過將天然材料和聚合物材料同軸復(fù)合得到具有殼芯結(jié)構(gòu)的新型納米纖維，該種納米纖維材料有望同時具有較好的生物相容性和機械性能，可作為組織工程支架材料。
本發(fā)明的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，包括下列步驟(1)明膠溶于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制備外層紡絲溶液；(2)熱塑性聚氨酯溶于六氟異丙醇(HFIP)中，攪拌至完全溶解，內(nèi)層紡絲溶液；(3)設(shè)定控制內(nèi)、外層紡絲溶液的注射泵，施加電壓，接地鋁箔在噴絲頭針尖處接受纖維絲，得無序納米纖維薄膜。
所述的外層紡絲溶液濃度為4-10％；所述的內(nèi)層紡絲溶液濃度為3-8％；所述的內(nèi)層紡絲溶液的推進(jìn)速率0.4-0.8ml/h；所述的外層紡絲溶液的推進(jìn)速率為06-0.8ml/h；所述的靜電壓為18-24KV；所述的噴絲頭與接受板距離為120-140mm(如果是旋轉(zhuǎn)接受裝置應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小接受距離)。
本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明制得的納米纖維具有殼芯結(jié)構(gòu)，其中明膠作為殼層，保持纖維良好的生物相容性，聚氨酯作為芯層，為纖維提供良好的機械性能；(2)本發(fā)明的納米纖維，可以作為新型組織工程支架材料，為制備細(xì)胞外基質(zhì)纖維支架開拓領(lǐng)域。


圖1是殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維(Gelatin-r-TPU)放大5萬倍透射電鏡照片(TEM)。
圖2是殼芯結(jié)構(gòu)納米纖維(Gelatin-r-TPU)掃描電鏡照片(SEM)。
圖3是同軸靜電紡絲噴頭在噴絲時泰勒錐形態(tài)照片。
圖4是本發(fā)明所用到的同軸靜電紡絲工作原理示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(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)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
實施例1用電子分析天平城取0.30g明膠溶于5ml六氟異丙醇中，微熱攪拌至完全溶解，得到濃度為6％(克/毫升)的明膠溶液；將0.15g熱塑性聚氨酯溶于5ml六氟異丙醇中，常溫下攪拌至完全溶解，得到濃度為3％(克/毫升)的聚氨酯紡絲溶液；待二者紡絲溶液全部準(zhǔn)備完畢后開始同軸靜電紡絲，設(shè)定控制內(nèi)層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.4ml/h，選用12號針頭，設(shè)定控制外層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，噴絲頭直徑為1.2mm，施加電壓為18KV，用已接地的鋁箔在距針尖13cm處接受纖維絲，4小時后鋁箔上形成由平均直徑約240nm的無序納米纖維薄膜。
實施例2用電子分析天平城取0.40g明膠溶于5ml六氟異丙醇中，微熱攪拌至完全溶解，得到濃度為8％(克/毫升)的明膠紡絲溶液；將0.20g熱塑性聚氨酯溶于5ml六氟異丙醇中，常溫下攪拌至完全溶解，得到濃度為4％(克/毫升)的聚氨酯紡絲溶液；待二者紡絲溶液全部準(zhǔn)備完畢后開始同軸靜電紡絲，設(shè)定控制內(nèi)層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.4ml/h，選用12號針頭，設(shè)定控制外層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，噴絲頭直徑為1.2mm，施加電壓為18KV，用已接地的鋁箔在距針尖13cm處接受纖維絲，4小時后鋁箔上形成由平均直徑約235nm的無序納米纖維薄膜。
實施例3用電子分析天平城取0.30g明膠溶于5ml六氟異丙醇中，微熱攪拌至完全溶解，得到濃度為8％(克/毫升)的明膠紡絲溶液；將0.15g熱塑性聚氨酯溶于5ml六氟異丙醇中，常溫下攪拌至完全溶解，得到濃度為4％(克/毫升)的聚氨酯紡絲溶液；待二者紡絲溶液全部準(zhǔn)備完畢后開始同軸靜電紡絲，設(shè)定控制內(nèi)層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，選用12號針頭，設(shè)定控制外層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.8ml/h，噴絲頭直徑為1.2mm，施加電壓為20KV，用已接地的鋁箔在距針尖13cm處接受纖維絲，4小時后鋁箔上形成由平均直徑約260nm的無序納米纖維薄膜。
實施例4用電子分析天平城取0.40g明膠溶于5ml六氟異丙醇中，微熱攪拌至完全溶解，得到濃度為8％(克/毫升)的明膠紡絲溶液；將0.20g熱塑性聚氨酯溶于5ml六氟異丙醇中，常溫下攪拌至完全溶解，得到濃度為4％(克/毫升)的聚氨酯紡絲溶液；待二者紡絲溶液全部準(zhǔn)備完畢后開始同軸靜電紡絲，設(shè)定控制內(nèi)層溶液的注射泵推進(jìn)速度為0.6ml/h，選用12號針頭，設(shè)定控制外層溶液的注射泵推進(jìn)速度為1.0ml/h，噴絲頭直徑為1.2mm，施加電壓為20KV，用已接地的鋁箔在距針尖13cm處接受纖維絲，4小時后鋁箔上形成由平均直徑約280nm的無序納米纖維薄膜。
權(quán)利要求
1.一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，包括下列步驟(1)明膠、膠原蛋白(或其它天然材料)溶于六氟異丙醇(HFIP)中(或其它對應(yīng)溶劑)，微熱攪拌至完全溶解，制備外層紡絲溶液；(2)熱塑性聚氨酯(或其它聚合物材料)溶于六氟異丙醇(HFIP)中(或相對應(yīng)溶劑)，攪拌至完全溶解，內(nèi)層紡絲溶液；(3)設(shè)定控制內(nèi)、外層紡絲溶液的注射泵，施加電壓，接地鋁箔在噴絲頭針尖處接受纖維絲，得無序納米纖維薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于所述的外層紡絲溶液濃度為4-20％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于所述的內(nèi)層紡絲溶液濃度為3-10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于所述的內(nèi)層紡絲溶液的推進(jìn)速率0.02-0.6ml/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于所述的外層紡絲溶液的推進(jìn)速率為0.4-1.0ml/h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于所述的靜電壓為18-24KV。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于所述的噴絲頭與接受板距離為120-140mm
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，其特征在于是旋轉(zhuǎn)接受裝置應(yīng)減小接受距離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然材料/聚合物材料同軸靜電紡納米纖維的制備，包括下列步驟(1)明膠溶于六氟異丙醇(HFIP)中，微熱攪拌至完全溶解，制備外層紡絲溶液；(2)熱塑性聚氨酯溶于六氟異丙醇(HFIP)中，攪拌至完全溶解，內(nèi)層紡絲溶液；(3)設(shè)定控制內(nèi)、外層紡絲溶液的注射泵，施加電壓，接地鋁箔在噴絲頭針尖處接受纖維絲，得無序納米纖維薄膜。該納米纖維具有殼芯結(jié)構(gòu)，具有良好的生物相容性和機械性能，可以作為新型組織工程支架材料。
文檔編號D01F8/00GK101078134SQ20071004283
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者莫秀梅, 陳銳, 何創(chuàng)龍 申請人:東華大學(xué)