同轴静电纺丝制备ICA‑SF/PLCL纳米纤维膜的方法及作为GBR膜的应用技术

本发明专利技术公开了一种通过同轴静电纺丝技术制备ICA‑SF/PLCL纳米纤维膜的方法，是以SF与PLCL溶于六氟异丙醇中形成的溶液为壳层纺丝液，以10

Application of ICA method in preparation of SF/PLCL nano fiber membrane coaxial electrostatic spinning and as a GBR film

The invention discloses a method for preparing ICA SF/PLCL nanofibers by coaxial electrospinning, with SF and PLCL solution in six fluorine isopropanol formed in the shell spinning solution to 10

【技术实现步骤摘要】
同轴静电纺丝制备ICA-SF/PLCL纳米纤维膜的方法及作为GBR膜的应用
本专利技术涉及一种ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜的制备，尤其涉及一种采用同轴静电纺丝技术制备ICA-SF/PLCL纳米纤维膜的方法；本专利技术同时还涉及该方法制备的ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜作为GBR膜的应用，属于复合材料
和医药材料

技术介绍
牙种植术目前已成为牙列缺损或缺失的首选修复方法；然而，由炎症（如肉芽组织）引起的骨缺损严重影响手术成功率。越来越多研究表明，引导骨再生（GBR）技术可有效恢复牙槽骨的高度和丰满度，其原理是：通过阻碍成纤维细胞和上皮细胞长入骨缺损区而发挥屏障功能，并使成骨细胞附着、增殖增加，促进骨再生。目前市场应用于GBR的材料，包括生物不可降解的聚四氟乙烯，该材料需二次手术取出，增加感染和膜暴露几率。因此，越来越多学者致力于生物可降解膜。Bio-Gide®是一种临床常用的生物可降解膜，研究表明，其具有良好的生物相容性，低抗原性，足够的机械性能和适益的降解性。为更好的诱导骨再生，复合性GBR膜（膜材料与骨诱导物质如生长因子相结合）已成为目前研究的热点。淫羊藿苷（Icariin，ICA，C33H40O15，分子量：676.67）是从中药总黄酮中提取的主要活性成分，其具有多种重要的生理活性，如促进成骨细胞的增殖和分化以治疗骨代谢疾病，及免疫调节和抗肿瘤活性。研究发现，ICA可治疗绝经后妇女的骨量丧失，通过增加OPN、BMP表达促进骨髓间充质干细胞分化成成骨细胞，最终恢复骨强度。同时，ICA明显抑制破骨细胞形成。因此认为，ICA可以作为骨组织工程的成骨诱导剂。我们之前的研究发现，ICA可以在体内外显著促进人牙周膜干细胞（hPDLSCs）的增殖和成骨分化。聚L-丙交酯(PLLA)，具有良好的生物相容性和可降解性，使其更适宜在药物控制释放及组织工程等方面中应用。丝素（SF）是一种天然结构蛋白，具有良好的生物学特性，如良好的细胞粘附性，可控降解率，机械强度，渗透性和抗酶降解性。它已经广泛研究组织工程和控制药物输送系统。同轴静电纺丝是制备纳米或亚微米纤维支架的简单、有效方法，其在组织工程和药物传递体系得到广泛应用。其具有高的表面积/体积比，可以促进细胞附着，实现药物卸载，并且达到持续和受控的药物局部释放。之前研究已证实，一些生物分子可成功包裹于纳米纤维中，保持生物活性，纤维直径可通过控制同轴静电纺丝过程参数来控制。因此，本专利技术采用同轴静电纺丝技术拟制备一种ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜，并对膜的理化性能、降解、释药及体内和外体对骨再生的作用进行研究，以期成为能持续释放ICA，促进骨再生功能的GBR膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种采用同轴静电纺丝技术制备ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜的方法；本专利技术的另一目的是提供上述方法制备的ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜作为诱导骨再生膜（GBR）的应用。一、ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜的制备本专利技术ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜的制备，包括以下工艺步骤：（1）再生丝素蛋白的制备：将蚕茧浸于Na2CO3溶液中煮沸脱胶，并用蒸馏水洗涤除去丝胶，干燥后在75~85℃下完全溶解于CaCl2/CH3CH2OH/H2O的三元溶剂体系中，然后于蒸馏水中室温下透析3~5d，过滤，冷冻干燥，获得再生丝素蛋白。所述Na2CO3溶液的质量分数为0.2~0.5%；煮沸脱胶2次，每次0.5~1h；所述CaCl2/CH3CH2OH/H2O三元溶剂体系中，CaCl2/CH3CH2OH/H2O的摩尔比为1/2/8。（2）壳层纺丝液的制备：将上述所得再生丝素蛋白与PLCL以1:2.3~1:2.5的质量比溶于六氟异丙醇中，且使再生丝素蛋白与PLCL的总质量百分数为5~8%，常温磁力搅拌5~6h，获得壳层纺丝液。PLCL的MW在1,000,000以上。（3）芯层纺丝液的配制：将ICA配制成浓度10-5μmol/L的水溶液作为芯层纺丝液；（4）同轴静电纺丝制备ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜：将配制好的芯层纺丝液、壳层纺丝液分别装入注射器中，连接同轴电纺双喷头，并与高压静电发生装置相连接；控制同轴电纺喷头与接收板间电压为12~15kV，距离为12~15cm，芯层纺丝液、壳层纺丝溶液推进速度分别为0.1mL/h和1.0mL/h，在温度25±2℃，相对湿度50±6%的环境下进行电纺，获得电纺丝膜；再使电纺丝膜与戊二醛水溶液于密闭环境下交联反应45~50h，真空干燥，得ICA-SF/PLCL纳米纤维膜样品。戊二醛溶液的质量百分数为25%。电纺丝膜的大小12mm×15mm，厚0.3~0.4mm时，戊二醛的用量为10mL。二、ICA-SF/PLCL纳米纤维膜表征1、扫描电镜(SEM)将干燥保存备用的样本(3×3mm)，真空喷金处理60s，应用JSM-4800型扫描电镜(JEOL,Tokyo,Japan)于10kV电压条件下观察。应用ImageJ图像处理软件(NationalInstitutesofHealth,MD,USA)随机选取纤维（n≧100），计算其平均直径，并绘制纤维直径分布图。ICA-SF/PLCL纳米维膜SEM图像及纤维直径分布图如图2显示，见纤维表面形貌光滑连续，纤维直径均一形成三维立体网状结构，无串珠样结构形成；纤维平均直径为451.57±80.33nm，分布范围为200~700nm，与天然细胞外基质结构相似，且纳米级直径纤维具有高的比表面积，可为细胞的粘附、生长提供理想的微环境，同时纳米级纤维可携载更多药物。2、透射电镜(TEM)在纺丝过程中，用碳膜喷涂的铜网在电场中小心接取一定量的纤维丝，真空干燥至有机溶剂充分挥发（约需7d）后，在100kV电压条件下，应用FEITecnaiF3型透射电镜（FEI,USA）观察纤维内部结构。从ICA-SF/PLCL纳米维膜的透射电镜图（图3）可以看到，沿纤维长轴走向其内部形成明显的芯壳结构。该芯壳结构形成的机理为：在同轴电纺过程中，壳层与芯层纺丝液在喷口处汇合，由于汇合时间短，加上聚合物扩散系数低，因此，芯壳层溶液固化前不会混合。同时，在高压静电场力作用下，芯壳层溶液的复合液滴表面聚集大量电荷，在电场力的作用下拉伸形成具有芯壳结构的纳米纤维。其中，含原子数相对较多的ICA在TEM检测过程中由于吸收电子相对较多，因此在TEM图像上显示为相对较暗的纤维芯层，相对应的，SF/PLCL显示为纤维壳层，这暗示着中药单体ICA被成功包裹于纤维内部，形成了有效的药物储库型缓释系统。3、X射线衍射(XRD)测试制备的ICA-SF/PLCL纳米纤维膜（15×15mm）采用D/Max-2400型X射线多晶衍射仪（Rigaku,Tokyo,Japan）对膜进行晶体结构的检测。测试条件设置为：扫描速度为6°/min，功率为40kV/150mA，扫描范围10~60°。X射线衍射通过检测材料衍射峰出现的位置，分析材料内部分子或原子结构以确定材料的结构特征。以往的研究关于丝素蛋白和PLCL构象表明，SilkⅠ在X射线衍射测试中主要衍射峰接近12.2°、19.7°、24.7°和28.2°，PLCL静电纺丝膜在23.6°附近出现明显的本文档来自技高网...

【技术保护点】
同轴静电纺丝制备ICA‑SF/PLCL纳米纤维膜的方法，包括以下工艺步骤：（1）再生丝素蛋白的制备：将蚕茧浸于Na2CO3溶液中煮沸脱胶，并用蒸馏水洗涤除去丝胶，干燥后在75~85℃下完全溶解于CaCl2/CH3CH2OH/H2O 的三元溶剂体系中，然后于蒸馏水中室温下透析3~5d，过滤，冷冻干燥，获得再生丝素蛋白；（2）壳层纺丝液的制备：将上述所得再生丝素蛋白与PLCL以1:2.3~1:2.5的质量比溶于六氟异丙醇中，常温磁力搅拌5~6h，获得壳层纺丝液；（3）芯层纺丝液的配制：将ICA配制成浓度10

【技术特征摘要】
1.同轴静电纺丝制备ICA-SF/PLCL纳米纤维膜的方法，包括以下工艺步骤：（1）再生丝素蛋白的制备：将蚕茧浸于Na2CO3溶液中煮沸脱胶，并用蒸馏水洗涤除去丝胶，干燥后在75~85℃下完全溶解于CaCl2/CH3CH2OH/H2O的三元溶剂体系中，然后于蒸馏水中室温下透析3~5d，过滤，冷冻干燥，获得再生丝素蛋白；（2）壳层纺丝液的制备：将上述所得再生丝素蛋白与PLCL以1:2.3~1:2.5的质量比溶于六氟异丙醇中，常温磁力搅拌5~6h，获得壳层纺丝液；（3）芯层纺丝液的配制：将ICA配制成浓度10-5μmol/L的水溶液，作为芯层纺丝液；（4）同轴静电纺丝制备ICA-SF/PLCL复合纳米纤维膜：将配制好的芯层纺丝液、壳层纺丝液分别装入注射器中，连接同轴电纺双喷头，并与高压静电发生装置相连接；控制同轴电纺喷头与接收板间电压为12~15kV，距离为12~15cm，芯层纺丝液、壳层纺丝溶液推进速度分别为0.1mL/h和1.0mL/h，在温度25±2℃，相对湿度50±6%的环境下进行电纺，获得电纺丝膜；再使电纺丝膜与戊二醛水溶液于密闭环境下交联反应45~50h，真空干燥，得ICA-SF/PLCL纳米纤维膜样品。2.如权利要求书1所述同轴静电纺丝制备ICA-SF/PLCL纳米纤维膜的方法，其特征在于：步骤（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷丽华，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62