一种有机无机混纺静电纺丝纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机无机混纺静电纺丝纤维，由可降解聚合物分散于溶剂中与磷酸钙类纳米颗粒混纺而制成；制备该有机无机混纺静电纺丝纤维的方法，包括：可降解聚合物与溶剂均质、加磷酸钙类纳米颗粒进行均质和静电混纺纺丝。该有机无机混纺静电纺丝纤维，可降解聚合物与磷酸钙类纳米颗粒的结合强度高、韧性强，可塑性强，具有较好的医学应用前景。

An organic-inorganic blended electrospun fiber and its preparation method

The invention discloses an organic inorganic blended electrospun fibers, a biodegradable polymer dispersed in a solvent and calcium phosphate nanoparticles blended into; preparation method, the organic and inorganic blended electrospun fibers including: homogeneous and electrostatic spinning blended polymer degradation and solvent homogenization, phosphorus acid calcium nanoparticles. The organic and inorganic blended electrospun fiber, degradable polymer and calcium phosphate nanoparticles have high bonding strength, strong toughness and strong plasticity, and have good medical application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机混纺静电纺丝纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种医用生物材料领域，尤其涉及一种有机无机混纺静电纺丝纤维及其制备方法。
技术介绍
磷酸钙骨水泥是一种自固化非陶瓷型磷灰石类材料。自1985年由Brown和Chow首先研制出以磷酸盐为主要成分的骨修复材料。经过二十几年的研究发展，在骨修复材料领域，可任意塑形并能够在体液条件下快速自固化，且固化产物与人体正常骨组织中的无机成分相近、生物相容性良好。磷酸钙骨水泥已成为生物医学材料的重要一员。单纯的磷酸钙骨水泥由于其自身的脆性较大和抗压强度不足，一般只能用于非负重区的骨体的修复，限制了其临床应用。为增强磷酸钙骨水泥，研究者们通过向磷酸钙骨水泥中引入可降解纤维可以改善骨水泥的降解性能，以使骨水泥增强、增韧。纤维特别是纳米纤维是一种高取向性和高强度的纤维，具有良好的机械性能。静电纺丝法是目前能够直接连续制备纳米纤维的有效方法，因其操作简单方便，制备的纤维直径较细而受到广泛关注。但是，由于高分子纤维的密度及表面状态与无机磷酸盐差别很大，如图1所示，因此在直接混合的情况下，大多数骨水泥两种成分：有机纤维2与磷酸钙无机颗粒1的相容性不理想，往往导致界面粘结性差、分散不均匀的问题，难以起到增强效果。因此，本领域急需一种复合纤维增强复合骨水泥，纤维与骨水泥的界面结合强度高，且复合骨水泥强度高、韧性好，可塑性强，固化迅速，降解快，更好地满足手术使用的要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种界面结合强度高、韧性好的有机无机混纺静电纺丝纤维。本专利技术的目的之二在于提供上述有机无机混纺静电纺丝纤维的制备方法。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种有机无机混纺静电纺丝纤维，由可降解聚合物分散于溶剂中与磷酸钙类纳米颗粒混纺而制成；所述可降解聚合物为聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯和聚乙醇酸中的一种或两种以上；所述可降解聚合物的溶剂为四氢呋喃和/或二甲基甲酰胺；所述磷酸钙类纳米颗粒为磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、偏磷酸钙和磷酸二氢钙中的一种或两种以上；所述磷酸钙类纳米颗粒的粒径为100-1000nm。进一步地，所述可降解聚合物的溶剂为四氢呋喃与二甲基甲酰胺按(1-2)：1的体积比组成。进一步地，所述磷酸钙类纳米颗粒是由磷酸钙类材料分散于无水乙醇中球磨而成。进一步地，所述可降解聚合物的分子量为8-10万。进一步地，所述可降解聚合物为聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸或聚己内酯。进一步地，所述磷酸钙类纳米颗粒是由磷酸四钙、α-磷酸三钙、β-磷酸三钙、磷酸二氢钙、磷酸氢钙、磷酸钙中的任意两种按(1-2):1的重量比混合组成。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：上述有机无机混纺静电纺丝纤维的制备方法，包括以下步骤：1)将可降解聚合物分散于5-20倍重量的溶剂中，高速振荡均质，得到可降解聚合物的分散液；2)向步骤1)得到的可降解聚合物的分散液中加入2.5-15％质量的磷酸钙类纳米颗粒，高速振荡后超声震荡均质，消泡后进行静电纺丝，纺丝溶液挤出速度为0.1-5mL/h，电压为10-20kv，收集距离10-20cm。进一步地，步骤1)中，可降解聚合物的分子量为8-10万。进一步地，高速振荡采用旋转轨迹式振荡方式，振荡速度为150-200rpm，振荡时间为30min。进一步地，步骤2)中，纺丝溶液挤出速度为0.5-1mL/h，电压为12-15kv，收集距离14-16cm。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的有机无机混纺静电纺丝纤维，是由可降解聚合物与磷酸钙类纳米颗粒混纺得到的，可降解聚合物采用有机溶剂进行震荡均质后加磷酸钙类纳米颗粒均质后再超声辅助均质，最后混纺得到有机无机混纺静电纺丝纤维，该方法混纺得到的有机无机混纺静电纺丝纤维，可降解聚合物与磷酸钙类纳米颗粒的结合强度高、韧性强，可塑性强，具有较好的医学应用前景。附图说明图1为现有技术的骨水泥结构示意图；图2本专利技术的结构示意图；图中，各附图标记：1、无机颗粒；2、有机纤维。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本专利技术提供一种有机无机混纺静电纺丝纤维，由可降解聚合物分散于溶剂中与磷酸钙类纳米颗粒混纺而制成；所述可降解聚合物为聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯和聚乙醇酸中的一种或两种以上；所述可降解聚合物的溶剂为四氢呋喃和/或二甲基甲酰胺；所述磷酸钙类纳米颗粒为磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、偏磷酸钙和磷酸二氢钙中的一种或两种以上；所述磷酸钙类纳米颗粒的粒径为100-1000nm。该有机无机混纺静电纺丝纤维是一种内生性的有机、无机共纺静电纺丝纤维，具有较好的结合强度高、韧性强。该有机无机混纺静电纺丝纤维的制备方法，包括以下步骤：1)将可降解聚合物分散于5-20倍重量的溶剂中，高速振荡均质，得到可降解聚合物的分散液；2)向步骤1)得到的可降解聚合物的分散液中加入2.5-15％质量的磷酸钙类纳米颗粒，高速振荡后超声震荡均质，消泡后进行静电纺丝，纺丝溶液挤出速度为0.1-5mL/h，电压为10-20kv，收集距离10-20cm。该制备方法是利用有机可降解聚合物于溶剂中均质，再与磷酸钙类纳米颗粒均质，最终混纺出内生性、结合强度高的有机无机混纺静电纺丝纤维，可承受较大的应力，跟机体具有较好的相容。本专利技术还提供一种利用上述有机无机混纺静电纺丝纤维制备的骨水泥。上述骨水泥的制备方法包括以下步骤：1)磷酸钙类纳米颗粒的制备：将磷酸钙类材料加无水乙醇分散，球磨，过筛，干燥；所述磷酸钙类材料为磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、偏磷酸钙和磷酸二氢钙中的一种或两种以上；2)静电纺丝纤维的制备：将可降解聚合物于溶剂中均质，再加入步骤1)的磷酸钙类纳米颗粒进行均质，静置消泡后进行静电纺丝，得静电纺丝纤维；所述可降解聚合物为聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯和聚乙醇酸中的一种或两种以上；所述溶剂为四氢呋喃和/或二甲基甲酰胺；纺丝溶液挤出速度为0.1-5mL/h，电压为10-20kv，收集距离10-20cm；3)固相组分的制备：将步骤2)得到的静电纺丝纤维干燥，剪短，与步骤1)的磷酸钙类纳米颗粒按1:(10-100)的重量比混合，得到固相组分；4)固化液的制备：将壳聚糖、柠檬酸和水按照质量比为(0-2)：(3-4)：100的比值进行混合，并充分搅拌制得的固化液；5)固化：将步骤3)的固相组分与步骤4)的固化液按(1-2)g:1mL的重量比混合，固化得到骨水泥。本专利技术制备的骨水泥得到的是一种内应-外合双重作用的骨水泥，有机纤维中嵌入了磷酸钙类材料的纳米颗粒，明显改善了界面相容性提高界面结合强度，使该骨水泥具有良好的韧性和较高的抗压强度、可塑性强，具有快速固化性能以及良好的生物相容性和生物降解性，解决了传统骨水泥脆性大、抗压强度低、难降解的缺陷。实施例1：一种有机无机混纺静电纺丝纤维，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机无机混纺静电纺丝纤维，其特征在于，由可降解聚合物分散于溶剂中与磷酸钙类纳米颗粒混纺而制成；所述可降解聚合物为聚乳酸‑羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯和聚乙醇酸中的一种或两种以上；所述可降解聚合物的溶剂为四氢呋喃和/或二甲基甲酰胺；所述磷酸钙类纳米颗粒为磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、偏磷酸钙和磷酸二氢钙中的一种或两种以上；所述磷酸钙类纳米颗粒的粒径为100‑1000nm。

【技术特征摘要】
1.一种有机无机混纺静电纺丝纤维，其特征在于，由可降解聚合物分散于溶剂中与磷酸钙类纳米颗粒混纺而制成；所述可降解聚合物为聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯和聚乙醇酸中的一种或两种以上；所述可降解聚合物的溶剂为四氢呋喃和/或二甲基甲酰胺；所述磷酸钙类纳米颗粒为磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、偏磷酸钙和磷酸二氢钙中的一种或两种以上；所述磷酸钙类纳米颗粒的粒径为100-1000nm。2.如权利要求1所述的有机无机混纺静电纺丝纤维，其特征在于，所述可降解聚合物的溶剂由四氢呋喃与二甲基甲酰胺按(1-2)：1的体积比组成。3.如权利要求1所述的有机无机混纺静电纺丝纤维，其特征在于，所述磷酸钙类纳米颗粒是由磷酸钙类材料分散于无水乙醇中球磨而成。4.如权利要求1所述的有机无机混纺静电纺丝纤维，其特征在于，所述可降解聚合物的分子量为8-10万。5.如权利要求1所述的有机无机混纺静电纺丝纤维，其特征在于，所述可降解聚合物为聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚乳酸或聚己内酯。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，赵澎，车七石，刘少辉，
申请(专利权)人：广州润虹医药科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44