專利名稱：包載有蛋白質的乳芯-同軸電紡超細纖維膜及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種包載有蛋白質的乳芯-同軸電紡超細纖維膜及制備方法，屬于能 夠包載和釋放蛋白質的靜電紡絲制備技術。
背景技術：
靜電紡絲超細纖維膜具有相似于天然細胞外基質的纖維形貌，因此廣泛應用于 組織工程支架，提供細胞生長的支撐和相應要求的力學性能。在纖維中載入生物活性物 質，可以促進和指導細胞的生長、繁殖和分化，有利于組織的形成和功能的完善。(Pham Q P， Sharma U， Mikos A G，“Electrospinning of polymeric nanofibers for tissue engineering applications :a review，，，Tissue Engineering，2006，12 (5) :1197_1211 ； Sill T J，von Recum H A，“Electrospinning Applications in drug delivery and tissue engineering”，Biomaterials，2008，29(13) : 1989-2006)由同軸電紡或乳液電紡制備的芯/殼結構超細纖維，可將脆弱的生長因子等水溶 性活性物質包載入聚合物纖維中，同時保證由纖維釋放出來后仍具有一定活性。(Huang Z M, He C L, Yang A Z, et al. "Encapsulating drugs in biodegradable ultrafine fibers through co-axial electrospinning，，，Journal of Biomedical Materials Research,2006,77A(1) 169-179 ；Yang Y，Li X H，Cui ff G，et al. "Structural stability and release profiles of proteins from core-shell poly (DL-lactide)ultrafine fibers prepared by emulsion electrospinning，，，Journal of Biomedical Materials Research,2008,86A(2) :374_385)但由同軸或乳液電紡制備的載藥芯/殼結構纖維一般會在釋放前期(Id以 內)出現較嚴重的突釋現象，而術期的釋放量又過少(Li H，Zhao C G，Wang Z X，et al. “Controlled release of PDGF-bb by coaxial electrospun dextran/poly(L-lact ide-co-e-caprolactone)fibers with an ultrafine core/shell structure", Journal of Biomaterials Science-Polymer Edition,2010,21 (6-7) :803_819 ;Li X R, Zhang H, Li H, et al. "Self-accelerated biodegradation of electrospun poly (ethylene glycol)-poly(L-lactide)membranes by loading proteinase K", Polymer Degradation and Stability, 2008,93 (3) 618-626) 0同時，乳液電紡中引入的表面活性劑，可能會對載 入的蛋白質活性以及細胞實驗、動物試驗產生影響。傳統同軸電紡的纖維膜作為對比，以牛 血清白蛋白的水溶液作為內芯溶液，以聚乙二醇-co-聚(丙交酯-co-己內酯)溶液作為 外殼溶液，其釋放行為在12小時的釋放率即為48. 7士3. 0%，說明前期的突釋較為嚴重。

發明內容
本發明的目的在于提供一種包載有蛋白質的乳芯_同軸電紡超細纖維膜及制備 方法，它是將作為內芯溶液的載藥水溶液替換為載藥的油包水乳液，將可降解的生物相容 性聚合物聚乙二醇-co-聚(丙交酯-co-己內酯)(PELCL，以開環聚合方法自制，聚乙二醇2000作為引發劑，LA CL = 3 1，分子量為12萬)溶液作為外殼溶液，由乳芯-同軸電 紡將牛血清白蛋白(BSA)進行雙層完好包裹，本發明的纖維膜可以實現對蛋白質的包載和 釋放。本發明提供的一種包載有蛋白質的乳芯-同軸電紡超細纖維膜是以聚乙二 醇-co-聚(丙交酯-co-乙交酯)(PELGA)或聚(丙交酯-CO-乙交酯)(PLGA)的氯仿溶液 作為油相，牛血清白蛋白(BSA)水溶液作為水相，按照水相/油相的體積比例為1 20 1 10制備乳液(其制備方法為水相加入油相后，用漩渦混合器振蕩制得乳液)作為內 芯溶液，可降解的生物相容性聚合物PELCL溶液作為外殼溶液，用接地的鋁箔接收纖維，選 用同軸電紡裝置進行電紡。本發明提供的一種包載有蛋白質的乳芯_同軸電紡超細纖維膜的制備方法包括 的步驟室溫下將牛血清白蛋白(BSA)水溶液加入到PELGA或PLGA的氯仿溶液后，用漩渦 混合器振蕩制得的乳液作為內芯溶液，聚合物PELCL溶液作為外殼溶液，用接地的鋁箔接 收纖維，選用同軸電紡裝置進行電紡，電紡的電壓為16kV，接收距離是20cm;內芯溶液的流 量為0. 05 0. lmL/h,外殼溶液的流量為0. 5 1. OmL/h。外殼溶液為50 200mg/mLPELCL 溶液(氯仿三氟乙醇=7 3，體積)，BSA水溶液的濃度為300 500mg/mL。本發明選用與同軸電紡同樣的電紡裝置，將作為內芯溶液的載藥水溶液替換為載 藥的油包水(W/0)乳液,將由乳芯-同軸電紡(Emulsion-core coaxial electrospinnig, EC coaxial electrospinning)技術，將BSA作為模型蛋白進行雙層包裹，以此減緩BSA突 釋和調控釋放速率。通過透射電子顯微鏡(TEM)來確定BSA在纖維中的包裹。其中BSA作 為模擬蛋白載入乳液中，并同時對乳液起到乳化穩定的作用，避免表面活性劑的加入對載 入蛋白質活性以及細胞實驗、動物試驗的影響。本發明的優點在于，通過將乳液作為內芯溶液、運用同軸電紡裝置進行電紡，將 BSA首先包載入乳液中，然后通過電紡將乳液再次包覆在外殼材料中，實現對BSA的完善包 覆，以減緩BSA初期的突釋。此方法制備的電紡纖維同樣適用于對其它蛋白質的包載和釋 放，例如蛋白質生長因子的包載和組織工程修復。


圖1乳芯-同軸電紡EC-PLGA樣品的TEM照片。圖2乳芯-同軸電紡EC-PELGA樣品的TEM照片。
具體實施例方式實施例11.W/0乳液的各組分制備0相是將相對分子質量為3萬的PLGA (乙二醇作為引發 劑，LA GA = 3 1)溶于氯仿得到的溶液，W相是BSA水溶液。2.內芯溶液將步驟1中制備的W相加入0相后，用漩渦混合器振蕩5min制得W/ 0乳液，作為內芯溶液。3.外殼溶液100mg/mL PELCL (PELCL是以開環聚合方法，具體為聚合單體丙交 酯(LA)和己內酯(CL)，無水無氧環境下，140°C下反應24小時，辛酸亞錫作為催化劑，聚乙 二醇2000作為引發劑，LA CL = 3 1 ；分子量為12萬)溶液，溶劑是氯仿和三氟乙醇以體積比73的混合溶劑。4.將內芯溶液和外殼溶液通過同軸電紡裝置進行電紡。各自溶液(emulsion和 shell)通過獨立的微量注射泵以特定的流量從注射器中輸出。高壓直流電源輸出的電紡 電壓為16kV，紡絲頭與已接地的鋁箔的接收距離是20cm。樣品標記為EC-PLGA，圖1為乳 芯_同軸電紡樣品EC-PLGA的TEM照片，深色襯度表明BSA被包裹在纖維中。實施例21.W/0乳液的各組分制備0相是將相對分子質量為3萬的PELGA (聚乙二醇2000 作為引發劑，LA GA = 3 1)溶于氯仿得到的溶液，W相是BSA水溶液。2.內芯溶液將步驟1中制備的W相加入0相后，用漩渦混合器振蕩5min制得W/ 0乳液，作為內芯溶液。3.外殼溶液100mg/mL PELCL (制備方法同上，LA CL = 3 1，分子量為12萬) 溶液，溶劑是氯仿和三氟乙醇以體積比7 3的混合溶劑。4.將內芯溶液和外殼溶液通過同軸電紡裝置進行電紡。各自溶液(emulsion和 shell)通過獨立的微量注射泵以特定的流量從注射器中輸出。高壓直流電源輸出的電紡 電壓為16kV，紡絲頭與已接地的鋁箔的接收距離是20cm。樣品標記為EC-PELGA，圖2為乳 芯_同軸電紡EC-PELGA樣品的TEM和照片深色襯度表明BSA被包裹在纖維中。
權利要求
一種包載有蛋白質的乳芯 同軸電紡超細纖維膜，其特征在于它是以聚乙二醇 co 聚(丙交酯 co 乙交酯)(PELGA)或聚(丙交酯 co 乙交酯)(PLGA)的氯仿溶液作為油相，牛血清白蛋白(BSA)水溶液作為水相，按照水相/油相的體積比例為1∶20～1∶10制備乳液(其制備方法為水相加入油相后，用漩渦混合器振蕩制得乳液)作為內芯溶液，可降解的生物相容性聚合物聚乙二醇 co 聚(丙交酯 co 己內酯)(PELCL)溶液作為外殼溶液，選用同軸電紡裝置進行電紡，用接地的鋁箔接收纖維。
2.—種權利要求1所述的包載有蛋白質的乳芯_同軸電紡超細纖維膜的制備方法，其 特征在于它包括的步驟室溫下將牛血清白蛋白(BSA)水溶液加入到PELGA或PLGA的氯仿 溶液后，用漩渦混合器振蕩制得乳液，作為內芯溶液，可降解的生物相容性PELCL溶液作為 外殼溶液，用接地的鋁箔接收纖維，選用同軸電紡裝置進行電紡，電紡的電壓為16kV，接收 距離是20cm ；內芯溶液的流量為0. 05 0. lmL/h，外殼溶液的流量為0. 5 1. 0mL/h。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的外殼溶液濃度為50 200mg/ mL PELCL溶液，氯仿三氟乙醇=7 3，體積比。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的BSA水溶液的濃度為300 500mg/mLo
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的PLGA相對分子量為3萬。
6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的PELGA相對分子量為3萬。
全文摘要
本發明涉及制備包載有蛋白質的乳芯-同軸電紡超細纖維膜的方法。將含牛血清白蛋白(BSA)的乳液作為內芯溶液，將聚乙二醇-co-聚(丙交酯co-己內酯)溶液作為外殼溶液，選用與同軸電紡相同的裝置進行電紡。其中乳液的制備方法為油相是聚乙二醇-co-聚(丙交酯-co-乙交酯)或聚乙二醇-co-聚(丙交酯-co-乙交酯)的氯仿溶液，水相是300～500mg/mL的BSA水溶液，將水相加入油相后，漩渦混合器振蕩5min制得乳液。電紡電壓為16kV，接收距離是20cm；內芯溶液的流量為0.05～0.1mL/h，外殼溶液的流量為0.5～1.0mL/h。通過透射電子顯微鏡來確定BSA在纖維中的包裹。此方法制備的電紡纖維同樣適用于對其它蛋白質的包載和釋放。
文檔編號D01F8/02GK101892529SQ20101021905
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者張紅, 袁曉燕 申請人:天津大學