一种中性超细生物医学纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中性超细生物医学纤维的制备方法，包括：将聚乳酸-乙醇酸和碱性氨基酸分别溶解在三氟乙醇和纯乙酸溶剂中，然后将二者混和均匀后得纺丝原液并进行稳定射流电纺丝，得到力学性能优良的、pH中性的、超细的、取向的聚乳酸-乙醇酸纤维。本发明专利技术将碱性氨基酸溶解在纯乙酸中，改善了氨基酸和聚乳酸-乙醇酸在纺丝液中的相容性，使聚乳酸-乙醇酸纤维的力学性能获得增强且能够实现对酸性降解产物的中和调控，改善了纤维的生物相容性。本发明专利技术制备的超细纤维膜具有纤维取向排列、力学性能优良以及降解后pH呈中性的特点；制得的超细纤维直径较细且均匀，在1.0-1.5μm范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纤维的制备领域，特别涉及一种中性超细生物医学纤维的制备方法。
技术介绍
生物降解聚酯类纤维材料如聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等，是一类重要的组织工程支架构建生物材料。自组织工程学诞生以来就一直受到领域内众多研究者的青睐，基于纤维生物材料支架，研究者已在软骨、肌腱、血管等组织构建和大动物组织缺损修复方面开展了大量工作，取得了良好的组织修复和再生作用。然而，这些纤维基支架材料也存在着一定的缺陷，如缺乏细胞识别位点和细胞亲和性不足的问题，但最为主要的问题是其酸性代谢产物对种子细胞和宿主组织的远期不良作用，表现在构建组织内核的空洞化及植入后的无菌炎症反应和纤维化(LiuW.andCaoY.L.,Biomaterials,2007.28(34):p.5078-5086)。目前，国内外大多数研究人员采用在PGA,PLA及PLGA等生物降解聚酯纤维材料中引入合适的碱性调节剂来中和其酸性降解产物，达到减轻酸性产物积聚对细胞功能影响的目的。如Xie等人(XieS.J.,etal.,Biomaterials,2010.31(19):p.5100-5109.)将三聚磷酸钠纳米颗粒引入PLGA(50:50)基体，并通过熔融纺丝制备成纤维(～40μm)，在37℃的PBS(pH7.4)中降解80天后可使溶液pH调控在7.4-6.32范围，但纳米颗粒的引入导致了纤维力学性能下降。杨小平课题组(赵敏丽等,中国生物医学工程学报,2006.25(4):p.476-480.)采用引入羟基磷灰石(HAp)抑制了PLLA降解过程中的自催化作用，减缓了PLLA的降解速度，复合纤维体系降解液的pH值在40天内能维持在7.4-7.3之间。Jansen等人(Ji,W.,etal.,Biomaterials,2012.33(28):p.6604-6614.)研究了HAp对PLGA/PCL(3:1)混合纳米纤维降解行为的影响。研究的皮下植入实验证明，含羟基磷灰石的纳米纤维体内降解4周后在支架周围有较少的炎症细胞浸润和减轻的异物反应，生物相容性获得了较大的改善。以上这些研究都是用碱性无机盐来调控纤维酸性降解产物的pH，虽然可行，但在适用性上有一定的局限性(例如：采用碱性无机盐调控多与骨组织工程应用有关，然而在工程化一些特定组织如肌腱、心脏瓣膜等组织时，钙盐的引入将增加其钙化风险)。而最近的研究工作(包敏等，高分子学报,2014.(5):p.604-612.)则通过向无纺PLGA纳米纤维中添加有机碱性调节剂碱性氨基酸—赖氨酸(Lys)的方法来缓解降解产物的集酸程度。研究发现含2％Lys的纳米纤维降解8周后可使降解液pH维持在7.4～6.7之间；初步的生物相容性评价结果显示，PLGA纤维的酸性降解产物的确不利于(血管平滑肌)细胞的生长，但细胞在含Lys降解液的培养基中培养时则生长状态良好，说明其较好的细胞相容性和中和酸性降解产物的能力。但是，制备此Lys/PLGA中性纳米纤维采用的是乳液电纺丝方法(纺丝过程中使用了乳化剂Span-80)，纺丝工艺相对复杂且Lys的添加量较低，不超过2wt％。而且，此方法所制备的中性纤维都是以无纺布的形式存在，对于特定的具有高度取向性的生物组织(如韧带和肌腱等)的构建，无纺纳米纤维远远不能满足实际应用要求。最近专利技术的一种通过从根本上消除电纺丝过程中射流的不稳定鞭动的被称作“稳定射流电纺丝”的方法(张彦中,袁卉华,冯蓓,彭红菊.中国发明专利,201110059055.6,2011-03-13.)则为简便制备高度取向的聚合物超细纤维提供了可能。研究(YuanH.H.,etal.JournalofMaterialsChemistry,2012.22(37):p.19634-19638.)采用超高分子量的PEO调节溶液的粘弹性来消除不稳定鞭动形成稳定射流，可以方便地得到纤维单丝、纤维束、定向纤维膜以及设计超细纤维的排列。这为开启简单、直接、大规模制备高度取向的超细纤维提供了新的思路。然而，关于如何简便、高效地制备出高度取向的、力学性能优良、能缓冲降解产物酸度的中性超细生物医学纤维的研究还未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种中性超细生物医学纤维的制备方法，该方法制备的超细纤维膜具有纤维取向排列、力学性能优良以及降解后pH呈中性的特点。本专利技术的一种中性超细生物医学纤维的制备方法，包括：(1)将聚乳酸-乙醇酸和超高分子量聚氧化乙烯加入到盛有三氟乙醇的密闭器皿中，搅拌，得到高分子溶液；其中，其中，高分子溶液中聚乳酸-乙醇酸的质量浓度为3.5％～4％，聚氧化乙烯的质量浓度为0.9％～1％；(2)将碱性氨基酸加入到盛有纯乙酸的密闭容器中，搅拌，得到碱性氨基酸溶液；其中，碱性氨基酸的质量浓度为5-38％；(3)将步骤(1)得到的高分子溶液和步骤(2)得到的碱性氨基酸溶液混合，搅拌，得到纺丝原液，进行稳定射流电纺丝，得到中性超细生物医学纤维；其中，纺丝原液中高分子聚合物(聚乳酸-乙醇酸)的质量浓度为5-25％，碱性氨基酸在纤维中的含量为10-30wt％。所述步骤(1)中聚乳酸-乙醇酸特性粘度为0.15-3.0，乳酸和乙醇酸的共聚比例范围为85:15-50:50。所述步骤(1)中搅拌的时间为12-24h。所述步骤(1)中高分子溶液中聚乳酸-乙醇酸的质量浓度为3.8％，聚氧化乙烯的质量浓度为0.95％。所述步骤(2)中碱性氨基酸为赖氨酸。所述步骤(3)中稳定射流电纺丝的工艺参数为电压4-6kV，接收距离5-20cm，喷丝头直径1μm-2mm，纺丝液注射速率0.1-1.0mL/h，室温，湿度为20-40％，滚筒接收装置的卷绕接收速度为20-10000rpm。所述步骤(3)中(聚乳酸-乙醇酸)中性超细纤维的直径为1.0-1.5μm。所述步骤(3)中(聚乳酸-乙醇酸)中性超细纤维具有纤维取向排列、较高的拉伸断裂强度79-89MPa和杨氏模量2.07-2.68GPa。所述步骤(3)中的(聚乳酸-乙醇酸)中性超细纤维降解后为中性，pH＝6.8-7.2。所述步骤(3)中的(聚乳酸-乙醇酸)中性超细纤维具有良好的生物相容性。本专利技术的中性超细纤维能缓冲聚乳酸-乙醇酸降解产物酸度。有益效果(1)本专利技术制得的纤维工艺简便、有效，采用直接共混电纺丝方法；(2)本专利技术制得的纤维中赖氨酸的含量较高，可达30wt％；(3)本专利技术制得的纤维膜具有较高的纤维取向度；(4)本专利技术制得的纤维膜具有优良的力学性能，和纯的PLGA纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中性超细生物医学纤维的制备方法，包括：(1)将聚乳酸‑乙醇酸和超高分子量聚氧化乙烯加入到盛有三氟乙醇的密闭器皿中，搅拌，得到高分子溶液；其中，高分子溶液中聚乳酸‑乙醇酸的质量浓度为3.5％～4％，聚氧化乙烯的质量浓度为0.9％～1％；(2)将碱性氨基酸加入到盛有纯乙酸的密闭容器中，搅拌，得到碱性氨基酸溶液；其中，碱性氨基酸的质量浓度为5‑38％；(3)将步骤(1)得到的高分子溶液和步骤(2)得到的碱性氨基酸溶液混合，搅拌，得到纺丝原液，进行稳定射流电纺丝，得到中性超细纤维；其中，纺丝原液中聚乳酸‑乙醇酸的质量浓度为5‑25％，碱性氨基酸在纤维中的含量为10‑30wt％。

【技术特征摘要】
1.一种中性超细生物医学纤维的制备方法，包括：
(1)将聚乳酸-乙醇酸和超高分子量聚氧化乙烯加入到盛有三氟乙醇的密闭器皿中，搅
拌，得到高分子溶液；其中，高分子溶液中聚乳酸-乙醇酸的质量浓度为3.5％～4％，聚氧化乙
烯的质量浓度为0.9％～1％；
(2)将碱性氨基酸加入到盛有纯乙酸的密闭容器中，搅拌，得到碱性氨基酸溶液；其中，
碱性氨基酸的质量浓度为5-38％；
(3)将步骤(1)得到的高分子溶液和步骤(2)得到的碱性氨基酸溶液混合，搅拌，得
到纺丝原液，进行稳定射流电纺丝，得到中性超细纤维；其中，纺丝原液中聚乳酸-乙醇酸的
质量浓度为5-25％，碱性氨基酸在纤维中的含量为10-30wt％。
2.根据权利要求1所述的一种中性超细生物医学纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)
中聚乳酸-乙醇酸特性粘度为0.15-3.0，乳酸和乙醇酸的共聚比例范围为85:15-50:50。
3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦中，杨亮亮，袁卉华，包敏，王先流，谢静，易兵成，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31