一种新型的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种新型的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜及其制备方法和用途，该纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜包括图案化电纺纤维膜和均匀涂敷于图案化电纺纤维膜表面的Ca-Mg-Si生物玻璃涂层。本发明专利技术将具有良好生物活性和生物相容性的Ca-Mg-Si生物玻璃均匀涂敷于图案化电纺纤维膜表面，该Ca-Mg-Si生物玻璃由于离子释放而在纤维表面形成活性离子微环境，从而刺激以及促进皮肤组织细胞的生长以及促创面愈合相关因子的表达来提高创面修复材料表面的生物活性促进创面愈合，同时图案化电纺纤维膜具有微纳米级别的结构，对皮肤组织细胞的生长分化行为进行引导和调控，使得复合材料具有更高的生物活性，适合用作创面修复材料。

Novel nano biological glass coated patterned electrospun fibrous membrane, preparation method and application thereof

The present invention relates to a nano patterned bio glass coating has the electrospun fiber membrane and its preparation method and application thereof, Ca-Mg-Si biological glass coating patterned electrospun fiber membrane of the nano bioactive glass coating comprises a patterned electrospun fiber membrane and uniform coating on the surface of the patterned electrospun fiber membrane. The invention has good bioactivity and biocompatibility of Ca-Mg-Si bioactive glass evenly coated on the patterned electrospun fiber membrane surface, the Ca-Mg-Si biological glass due to ion release in the fiber surface formation of reactive ion micro environment, so as to stimulate and promote skin cell growth and the expression of promoting wound healing related factors to improve the surface material the biological activity of wound repair and promote wound healing, while the structure of patterned electrospun fiber membrane with micro nano level, to guide and regulate the growth and differentiation of behavior of skin tissue cells, so that the composite material has higher biological activity, suitable for wound repair materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜及其制备方法和用途，属生物材料领域。
技术介绍
大面积的皮肤缺损能导致体内水分、电解质和蛋白质等大量丢失，破坏人体内环境稳定，并且易导致微生物侵入引起局部和全身感染，从而出现各系统复杂和严重的病理生理变化，继而对人的生命构成威胁[1]。研究表明，任何直径大于4cm的全层皮肤缺损，人体无法通过自身来完全愈合，必须借助皮肤创面修复材料来进行治疗[2]。传统的皮肤创面修复材料通常采用：①自体组织移植；②异体组织移植。自体皮肤组织移植虽然具有良好的修复治疗效果，但面临供体来源缺乏、需二次手术并且会造成新的创伤等条件的制约；异体、异种皮肤组织移植不仅面临供体来源少的限制，而且存在引起免疫排斥反应、传播病原等风险；因此上述两种皮肤创面修复材料均存在一定程度的缺陷，无法满足临床的需要。近些年兴起的皮肤组织工程为解决这些问题提供了一种优越的方法。这种方法的核心是在体外利用人工合成的皮肤支架材料，结合皮肤组织细胞及生长因子来构建工程化皮肤，有效治疗和修复大面积皮肤缺损。然而，在皮肤组织工程的研究中，一个最突出和最具挑战性的问题是人工修复材料往往生物活性较差，不能有效地促进以及诱导皮肤组织细胞的增殖、分化以及促创面愈合相关因子的表达[3]。为了解决这个问题，由静电纺丝技术制备的纳米纤维材料，由于具有同天然人体细胞外基质(ECM)相似的纤维结构以及较大的比表面积，能够促进皮肤组织细胞在其上的粘附与生长，并且其良好的孔连通性也有利于创伤区域细胞的呼吸作用以及增加组织液的吸收，使其能够保持理想的润湿程度，这些优点使得静电纺丝作为一种理想的组织工程修复材料的制备技术在皮肤组织工程领域受到了越来越多的关注和青睐[4]。然而，目前由静电纺丝技术制备的创面修复材料普遍存在活性较低等缺点。为了解决这个问题，近些年来，研究者员通过在人工高分子中添加天然高分子如胶原蛋白等进行混合电纺，或者通过对已制得的电纺纤维材料表面进行改性接枝一些生物活性因子如bFGF等等，期望能够制备出具有较好生物活性的复合纤维材料，但这些天然高分子以及生物活性因子往往来源有限，价格昂贵，并且在制备过程中容易失活，导致其在皮肤组织工程的应用中受到了较大的限制[5]。与此同时，生物活性玻璃由于具有良好的生物活性以及生物相容性，能够与皮肤等软组织形成良好的结合，还能够促进成纤维细胞增殖，以及刺激血管内皮生长因子(VEGF)的表达和蛋白分泌，并且基因芯片研究发现其还能激活具有造血功能的CD44抗原形成前体、成纤维母细胞生长因子受体(N-sam)和血管细胞粘附蛋白(V-CAM1)等对创面修复起关键作用的基因上调，因此，生物活性玻璃在创面修复中受到了广泛的关注[6,7]。因此，如果能运用一种新的方法均匀稳定地将生物活性玻璃涂敷于电纺纤维表面，这种生物活性玻璃涂层将会由于离子释放而在纤维表面形成活性离子微环境，从而刺激以及促进皮肤组织细胞的生长以及促创面愈合相关因子的表达来提高创面修复材料表面的生物活性促进创面愈合，并且如果还能够进一步结合静电纺丝微图案技术，从微纳米级别的结构上对皮肤组织细胞的生长分化行为进行引导和调控，那么这种结构和成分上的协同作用将会使得复合材料具有更高的生物活性，这将对于促进大面积创面愈合具有很高的研究价值。近年来，脉冲激光技术(PLD)被广泛应用于材料制备中[8]。Ca-Mg-Si体系陶瓷，比如说镁黄长石(Akermanite,AKT)，是一种含钙、镁、硅的生物陶瓷，具有优异的骨诱导能力，被广泛应用组织工程领域中[7]。参考文献1.E.S.Gil,B.Panilaitis,E.BellasandD.L.Kaplan,AdvHealthcMater,2013,2,206-217.2.D.N.B.Herndon,RE；Rutan,RL,Annalsofsurgery,1989,209,547-552.3.W.Zhong,M.M.XingandH.I.Maibach,CutanOculToxicol,2010,29,143-152.4.R.Sridhar,S.Sundarrajan,J.R.Venugopal,R.RavichandranandS.Ramakrishna,JBiomaterSciPolymEd,2013,24,365-385.5.J.S.Choi,K.W.LeongandH.S.Yoo,Biomaterials,2008,29,587-596.6.I.D.E.Xynos,AJ；Buttery,LD,JBiomedMaterRes,2001,55,151-157.7.W.Zhai,H.Lu,L.Chen,X.Lin,Y.Huang,K.Dai,K.Naoki,G.ChenandJ.Chang,ActaBiomater,2012,8,341-349.8.H.Kim,R.P.Camata,S.Chowdhury,Y.K.Vohra,ActaBiomater,2010,6,3234-3241.。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种具有良好的生物活性及促创面愈合能力的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜及其制备方法和用途。在此，一方面，本专利技术提供一种纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜，其包括图案化电纺纤维膜和均匀涂敷于所述图案化电纺纤维膜表面的Ca-Mg-Si生物玻璃涂层。本专利技术将具有良好生物活性和生物相容性的Ca-Mg-Si生物玻璃均匀涂敷于图案化电纺纤维膜表面，该Ca-Mg-Si生物玻璃由于离子释放而在纤维表面形成活性离子微环境，从而刺激以及促进皮肤组织细胞的生长以及促创面愈合相关因子的表达来提高创面修复材料表面的生物活性促进创面愈合，同时图案化电纺纤维膜具有微纳米级别的结构，对皮肤组织细胞的生长分化行为进行引导和调控，这种结构和成分上的协同作用使得复合材料具有更高的生物活性，适合用作创面修复材料。本专利技术中，所述纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜呈多级微纳米结构，包括微米级图案结构、纳米级纤维结构、和纤维表面的纳米Ca-Mg-Si生物玻璃颗粒结构。较佳地，图案的尺寸为100～800μm，纤维的直径为500～1000nm，Ca-Mg-Si生物玻璃颗粒的粒径为20～40nm，所述Ca-Mg-Si生物玻璃涂层的厚度为30～100nm。较佳地，所述Ca-Mg-Si生物玻璃为镁黄长石、白硅钙石、透灰石、和镁蔷薇辉石中的至少一种。另一方面，本专利技术还提供上述纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜的制备方法，采用脉冲激光沉积技术，以Ca-Mg-Si生物陶瓷为靶材，在图案化电纺纤维膜表面沉积Ca-Mg-Si生物玻璃涂层。本专利技术中，通过采用脉冲激光沉积法，可以制得涂层均匀、稳定性好的Ca-Mg-Si生物玻璃涂层，从而使制得的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜具有更好的生物活性。而且该方法工艺简单、条件易于控制、可重复性好。另外，可以通过控制工艺参数来控制涂层厚度、结晶度及晶粒大小等。较佳地，在所述脉冲激光沉积技术中，激光器频率为5～20Hz，基体与靶材之间的距离为5～10cm，激光束与靶材表面成30～60度角，沉积温度为10～50℃，气氛压强为10～5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜，其特征在于，包括图案化电纺纤维膜和均匀涂敷于所述图案化电纺纤维膜表面的Ca‑Mg‑Si生物玻璃涂层。

【技术特征摘要】
1.一种纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜，其特征在于，包括图案化电纺纤维膜和均匀涂敷于所述图案化电纺纤维膜表面的Ca-Mg-Si生物玻璃涂层。2.根据权利要求1所述的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜，其特征在于，所述纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜呈多级微纳米结构，包括微米级图案结构、纳米级纤维结构、和纤维表面的纳米Ca-Mg-Si生物玻璃颗粒结构。3.根据权利要求1或2所述的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜，其特征在于，图案的尺寸为100～800µm，纤维的直径为500～1000nm，Ca-Mg-Si生物玻璃颗粒的粒径为20～40nm，所述Ca-Mg-Si生物玻璃涂层的厚度为30～100nm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜，其特征在于，所述Ca-Mg-Si生物玻璃为镁黄长石、白硅钙石、透灰石、和镁蔷薇辉石中的至少一种。5.一种权利要求1至4中任一项所述的纳米生物玻璃涂敷的图案化电纺纤维膜的制备方法，其特征在于，采用脉冲激光沉积技术，以Ca-Mg-Si生物陶瓷为靶材，在图案化电纺纤维膜表面沉积Ca-Mg-Si生物玻璃涂层。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴成铁，徐合，易正芳，吕方，柯勤飞，常江，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31