多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备制造技术

为克服不少嫁接难成活树种的嫁接成活率低和部分植物愈伤困难的现实问题，本发明专利技术结合同轴静电纺丝技术和药物缓释控释技术来制备高弹性嫁接用静电纺丝纤维膜，本发明专利技术选用生物基高分子材料醋酸纤维素和聚氨酯作为载体，可包埋活性物质(6‑BA(6‑苄氨基腺嘌呤)和ZT(玉米素))、改性壳聚糖等，通过同轴静电纺丝技术来制备多功能电纺纤维膜。该膜材料不仅具有高弹性、强抑菌且能避光等优点还可以实现外源生长因子的依需可控释放，还能根据不同植物的生长周期调节其释放的速率，从而达到提高嫁接植物存活率和加快植物愈伤的目的。此外，在古树名木的保护修复领域也有潜在的应用价值。

Preparation of electrospun fiber membrane materials for multifunction grafting

To overcome many difficult survival tree grafting grafting survival rate is low and some practical problems of plant callus difficult, the invention combines coaxial electrospinning technique and drug controlled release technology to prepare high elastic grafting by electrospinning fiber membrane, the invention adopts bio based polymer materials of cellulose acetate and polyurethane as the carrier, can be embedded active material (6 BA (6 benzylaminopurine) and ZT (zeatin)), modified chitosan, through coaxial electrospinning technology to prepare multifunctional electrospun fiber membrane. This film not only has high elasticity and strong antibacterial and can avoid light can also realize the advantages of exogenous growth factors to controlled release, but also according to the different growth periods, plant regulation of its release rate, so as to improve the survival rate and accelerate plant callus of grafted plants. In addition, it has potential application value in the field of conservation and restoration of ancient tree and name wood.

【技术实现步骤摘要】
多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备
本专利技术涉及到的是一种基于静电纺丝技术的嫁接用电纺纤维膜材料的制备技术，属于静电纺丝纤维材料用于植物愈伤领域。
技术介绍
嫁接技术具有能保持母本的优良性状、增加苗木抗逆性和适应性、更新品种等其他育苗方法没有的优点，在现代农业生产中，已经作为一种十分成熟的栽培管理技术得到广泛应用，尤其是在其他方法繁殖不宜的植物种类上应用，嫁接繁殖更具有不可替代的优势。影响嫁接成活的因素有很多，其中尤以下列因素为主：1)苗木内在因素；2)外界环境因素；3)嫁接技术水平和新材料应用。其中内因主要是指受植物亲缘关系远近的影响；外界环境因素主要包括：温度、湿度、空气、光线、细菌等；嫁接技术水平则体现在高效科学利用植物生长因子来提高嫁接存活率的能力。卢善发等进行黄瓜离体茎段自体嫁接时发现，外源活性物质-IAA(生长素)和ZT(玉米素)是砧木和接穗间维管束桥分化的必要条件，其中IAA具有刺激形成层细胞分裂；刺激枝的细胞伸长、抑制根细胞生长；促进木质部、韧皮部细胞分化，促进插条发根、调节愈伤组织的形态建成的作用，而ZT则是一种天然的细胞分裂素，是至今公认的在嫁接中起主导作用的植物生长因子。目前，嫁接成活率偏低严重制约了嫁接技术的应用普及(如：金花茶、福建山樱花等的嫁接存活率普遍在35％以下)。传统嫁接技术在材料选取和植物生长因子使用效率方面的缺陷，限制了嫁接成活率的提高，具体体现在：1)塑料薄膜能起到良好的保湿和隔绝作用，但在代谢活跃的嫁接处存在透气性能差的缺点，因供氧不足而导致愈伤过程缓慢甚至植株坏死是嫁接成活率偏低的主要原因之一；2)现有的“一次浸渍”方法不能持续给嫁接处提供稳定浓度的生长因子，这与植物愈伤对生长因子的需求(约15天)存在着严重的不匹配现象，致使生长因子在使用上没能更好的体现出它的关键作用，但是至今没有有效的解决方法。因此，开发一种对生长因子可控释放且透气性好的新型膜材料就显得尤为重要。聚氨酯(PU)即聚氨酯甲酸酯，是在高分子的主链上含有许多重复氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的聚合物，通常是由异氰酸酯与多元醇上的活泼氢通过逐步聚合反应而成的。聚氨酯主要由软性链段(软段)和刚性链段(硬段)嵌段而成[27]。聚氨酯是近年来发展较快的合成材料，由于其优异的力学性能、弹性性能、拉伸性能、机械性能、生物相容性、成膜性以及易于成型的特性，被广泛地应用于生物医学、包装材料、涂料、粘粘剂、光固化、轻工、家电、纺织和医疗卫生等多个领域。综上所述，CA膜本身具有良好的力学性能，但纤维却比较蓬松，不耐磨等缺点。而PU具有优异的机械性能、良好的柔韧性、拉伸性、耐磨耐疲劳等特性，通过掺杂PU改善CA膜强度差、不耐磨等缺点，通过确定CA与PU喷头比例我们可以得到兼具两者优点的复合膜。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备方法，通过同轴静电纺丝方法制备高弹性、透气、强抑菌、促愈合生长和生长因子可控释放的芯-壳结构多功能电纺纤维膜。通过调节制备和功能化的参数，1)通过同轴静电纺丝法制备高弹性微纳米电纺纤维膜，其中壳层溶液浓度为5％～25％(wt/v)，芯层溶液浓度为8～25％(wt/v)；芯部进样速度为：0.05-2.00ml/h，壳部速度为：0.01-3.00ml/h和电纺的电场强度：0.2-3.0kV/cm；2)选取合适浓度的生长素，具体表现为：加0.01％-1％的生长因子，溶解在电纺丝溶液中，进而得到可促进生长的电纺纤维膜；3)对上述纤维膜进行表面处理，即用壳聚糖及其衍生物进行表面处理处理，具体表现为：浓度为0.01％-5％的抑菌剂(壳聚糖及其衍生物)。进而得到可抑菌的电纺纤维膜；实现电纺膜生长因子释放与嫁接愈伤对生长因子需求相匹配(释放周期在5-50天内可控)，提高嫁接成活率。并将其应用于提高嫁接男存活和名贵树木的嫁接成活率，具有重要的现实意义和经济价值，对加快经济附加值高的作物的推广和提高农民的收入产生重要影响。研究结果表明，该专利技术制备的材料可以有效的提高嫁接的存活率，并加快伤口的愈合。本专利技术的技术解决方案：多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备，其特征是找出电纺膜的形貌、结构、组成等与生长因子释放性能之间的依赖关系。其制备方法，包括如下步骤：1)高弹性同轴电纺纤维膜的制备：选用生物基高分子材料(乙基纤维素(EC)、聚乳酸(PLA)、其衍生物)作为药物的载体，采用同轴静电纺丝法，其中壳层溶液浓度为5％～25％(wt/v)，芯层溶液浓度为8～25％(wt/v)；2)电纺膜的抑菌性能的构建：分别用壳聚糖及其衍生物壳聚糖季铵盐进行表面处理，具体表现为：包裹0.01％-3％抑菌剂(改性壳聚糖)；3)电纺纤维膜促进生长性能的构建：包裹加入植物生长因子对电纺膜进行促生长“功能化”构建，具体表现为：加0.01％-1％的生长因子；4)电纺膜释放范围的放大调节电纺进样速度，芯部速度为：0.01-2.00ml/h，壳部速度为：0.03-3.00ml/h和电纺的电场强度：0.2-3.0kV/cm，得到释放周期为5-30天不等的嫁接用电纺膜材料。本专利技术的优点：相较于传统的塑料薄膜，本专利技术的多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料具有以下优势：1)由于纳米电纺纤维膜的多孔特性而具有良好的透气性，有效解决了传统塑料薄膜透气性差的问题；2)生物可相容电纺纤维膜能较好被嫁接处的伤口粘附，促进伤口愈合，且无并发症；3)电纺纤维膜不透光，可以为嫁接愈伤创造黑暗的环境，加速愈合；4)借助壳聚糖及其衍生物的抑菌作用和壳聚糖的引导组织再生能力，通过添加改性壳聚糖使电纺膜具有强抑菌和加速伤口愈合的作用；5)通过同轴静电纺丝技术，以聚氨酯(PU)为芯，所制备得高弹性电纺膜，对提升嫁接膜的性能有很大的提高；6)通过调节原料配比，和电纺参数，可以实现纤维尺寸的可调节，进而可以调节生长因子的释放性能，最终达到电纺膜释放周期与植物嫁接伤口愈合期间所需生长因子量相适应的目的。(1)通过同轴静电纺丝方法制备高弹性、透气、强抑菌、促愈合生长和生长因子可控释放的芯-壳结构多功能电纺纤维膜。(2)通过优化功能化参数，实现电纺膜生长因子释放与嫁接愈伤对生长因子需求相匹配，提高嫁接成活率。附图说明图1是多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备和应用的示意图；包括左上角的同轴静电纺丝部分、左下角的飞轮接收部分和右边的应用部分；图2是罗丹明-B模拟药物的缓释曲线图；图3力学性能对比图；图4是改性壳聚糖复合电纺膜抑菌圈图；图5分别是切口(A左)、传统薄膜(A右)、电纺膜(B)和加入不同外源激素后(C、D)的对比图；图6嫁接应用。具体实施方式：对照图1，多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备，其制备方法是基于同轴静电纺丝技术，其中芯部是聚氨酯(PU)，壳部是醋酸纤维素(CA)；其中壳部加入功能化物质生长素等，分别装载在两个注射器中，开两个推进泵控制推进速度，同轴电纺的针头连接高电压，作为接受的飞轮连接负压，并以一定速度进行旋转，最终得到同轴纤维膜，并将其应用于提高嫁接存活率和加快植物伤口愈合。其制备方法，包括：1)摸索同轴静电纺丝溶液的浓度和溶剂得到合适的单纺条件；2)基于单轴电纺，摸索同轴静电纺丝的电纺参数，得到合适的同轴电纺参数；3)在壳部溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备，其特征是由同轴静电纺丝制备，并通过包附植物生长素类物质和壳聚糖基抗菌剂复合，制备得到微纳米纤维的电纺纤维膜。

【技术特征摘要】
1.多功能嫁接用静电纺丝纤维膜材料的制备，其特征是由同轴静电纺丝制备，并通过包附植物生长素类物质和壳聚糖基抗菌剂复合，制备得到微纳米纤维的电纺纤维膜。2.如权利要求1的基于静电纺丝的生物基嫁接用电纺纤维膜的制备方法，其特征是包括如下步骤和制备参数：1)通过同轴静电纺丝法制备高弹性微纳米电纺纤维膜，其中壳层溶液浓度为5％～25％(wt/v)，芯层溶液浓度为8～25％(wt/v)；芯部进样速度为：0.05-2.00ml/h，壳部速度为：0.01-3.00ml/h和电纺的电场强度：0.2-3.0kV/cm；2)选取合适浓度的生长素，具体表现为：加0.01％-1％的生长因子，溶解在电纺丝溶液中，进而得到可促进生长的电纺纤维膜；3)对上述纤维膜进行表面处理，即用壳聚糖及其衍生物进行表面处理处理，具体表现为：浓度为0.01％-5％的抑菌剂(壳聚糖及其衍生物)，进而得到可抑菌的电纺纤维膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭中富，黄超伯，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32