本发明专利技术属于表面改性聚合物超细纤维膜领域，特别涉及表面接枝改性的可生物降解及可生物吸收的聚酯超细纤维膜材料，及其化学表面改性方法和制备膜的装置，以及膜在生物医学方面的用途。本发明专利技术通过静电纺丝工艺制备出的直径为几十纳米至几千纳米的纤维组成的无纺布材料，通过功能单体在材料表面聚合以共价键形式与基底材料结合，将超细纤维膜材料表面引入多种功能基团，改善材料的表面亲水性能与疏水性能，并改善与组织细胞的生物相容性。所制备材料可用于手术缝合材料、外科整形固定材料、药物控制释放材料及其它高分子埋植剂材料的生产制造；所述表面改性方法可用于微流体器件中微通道的表面修饰，并很好的保持通道的形貌。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面改性聚合物超细纤维膜领域，特别涉及表面接枝改性的 可生物降解及可生物吸收的聚酯超细纤维膜材料，及其化学表面改性方法和 制备膜的装置，以及膜在生物医学方面的用途。
技术介绍
静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，是一种常用的制备聚合物超 细纤维技术。该方法与传统的纺丝方法明显不同，首先将聚合物流体(例如 带电的聚合物亚浓溶液或者带电的聚合物熔体)带上几千至上万伏高压静电， 带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的锥顶点被加速，当电场场强 足够大时，聚合物液滴可克服表面张力，形成喷射细流，细流落在接地的接 收装置上，形成类似非织造布状的由超细纤维组成的聚合物纤维膜。电纺丝技术是由Zeleny (Phys. Rev. 1914.3: 69 91)首先专利技术的，Formhals (US Patent, 1,975,504. 1934)对其申请了专利。Taylor等人在电驱溅射流上所 做的工作，奠定了电纺丝的基础(Proc. Roy. Soc. Lond. A. 1969， 31: 453 475.)。在过去的IO年中，与静电纺丝工艺技术相关多达60多项专利以及200 多片研究论文发表，大部分研究集中在电纺纳米纤维膜的生物应用方面，另 一部分的研究集中在静电纺丝工艺的基本物理参数。静电纺丝制备的纤维比 传统的纺丝方法细的多，直径一般在数十到上千纳米，而且纤维具有多孔结 构；而传统的纺丝技术包括熔融纺丝、干纺丝和湿纺丝是依靠压力作为纺丝 驱动力，得到的纤维直径通常在10 500微米之间。通过静电纺丝技术制备 的聚合物纳米纤维或纳米非织造布材料具有极大的比表面积和表面积体积 比，同时纤维表面还会形成很多微孔，因此有很强的吸附力以及良好的过滤 性、阻隔性、粘合性和保温性等，有非常广泛的用途(Polymer 2001， 43(3): 1025 1029 ; J. Polym. Sci. ， PartB: Polym. Phys. 2001， 39(21): 2598 2606; AICHE Journal, 1999， 45 (1): 190; J. Electrostatics, 1995. 35: 151 160; Polymer, 1999， 40(16):. 4585 4592; Adv. Mater. 2000， 12(9): 637 640; Nanotechnology， 1996， 7(3): 216 223; 丄Coated Fabrics, 1998. 28: 63 72; J. Macromol. Sci.-Phys. ， 1997， B36(2): 169 173). 目前超过100多种高分子通过电纺技术成功制备出超细纤维材料，其中包括 合成的可生物降解聚合物，例如聚乳酸，聚乙交酯，聚己内酯及其共聚物等， 天然高分子如蚕丝蛋白、纤维蛋白、胶原蛋白，壳聚糖。表面性能对高分子材料性能影响很大，大量高分子制品性能是由其表面 性能决定的。例如高分子埋植剂与基体组织间的相互作用就主要发生在埋 植剂的表面。很多高分子材料结晶度高，分子结构紧密，吸湿性差，与血液 的亲和性不好；其表面能低，化学惰性，润湿性，粘结性，生物相容性等功 能化性能差，因此对高分子材料的表面进行共价型表面改性对提高材料的生 物相容性有着重要的意义。以高分子埋植剂材料为例首先，许多高分子埋 植剂材料有一个很大的缺点就是他们具有憎水性，然而为了阻止细胞在材料 上附着，材料必须要在一定程度上被水浸润。(历om"tenWs 7卵5， 6, 4ft5 ^朋，.5W.， 5ymp. "79， 66， 3/3 336.)共价型表面改性可以显著提高材料表面的浸润性能。表面接枝技术为表面化学在生物医药领域的应用提 供了无尽的可能。反应单体以共价键与材料基底结合并发生聚合反应，可以 在每条接枝链上引入功能基团，这些引入的功能基团又可以和其它具有特殊 功能的分子进一步反应，这为将材料表面改性为具有特殊生物活性的表面提 供了很好的基础。由于功能基团与材料表面的共价结合相比于表面物理吸附 和表面包覆具有更好的环境稳定性，因此可行的对生物材料表面进行的改性 的化学方法有广泛的应用。一般高分子基底材料的共价接枝技术主要通过Y射线、电子束、X射线、紫外线的预备辐射或交互辐射来引发 (1)预备辐射引发预备辐射是使用高能射线使基底表面产生自由基，这些自由基与溶剂中 的乙烯基单体反应生成接枝链。例如可以在基底材料的表面引入丙烯酰胺 的聚合接枝链( /户o/;m 5W.，尸o/y附.Ozem. 79^5,33， 2W9 2W7.)。 由接枝反应引入的功能基团可通过形成共价键固定具有生物活性的物质，例 如该方法可以用以增强肝磷脂的生物相容性(说owateWa/s7996， 〃，/朋/ M狄户ofym. &〃. 2M7，仏223 2".)。但是高能辐射也会使暴露的高分子材料表面产生附加的化学变化，例如辐射产生的表面自由基和材料本体发生 反应会引起交联；高能辐射也会引起高分子链的断裂，造成材料降解(J.尸0/;;附.0^附."卯，37， M" 7似义)。以上这些过程往往同时发 生，至于究竟哪一个起主要作用取决于高分子的结构。因此高能辐射并不是 一个对大多数生物可降解高分子材料进行表面改性的可行方法，尤其是对聚 交酯，即使只有很低剂量的辐射都会造成材料降解(户o/jw"W, W7 證)。(2) 交互辐射引发 交互辐射包含单体溶液中基底的辐射。虽然这是一个方便的一步法，但是却很难只让反应在材料的表面发生。(3) 紫外辐射、Y辐射、电子束、X射线 紫外辐射波长在300nm 400nm之间， 一般不备高分子材料吸收，但却可以被引发剂吸收而引发反应，紫外辐射具有比Y射线和电子束更小的能量， 对基底的穿透深度和损害强度都小于前两者，因此紫外辐射经常被用于表面 改性技术中。通常在光引发接枝中，可以使材料基底与单体和引发剂的混合 溶液接触，再用紫外光照射；也可以将材料基底置于单体和引发剂的蒸汽中， 再进行紫外光照射U Jpp/.户ofym. 5W. 7卯人W， 627 M6; Po/jm. Bw〃. 7996， 37， S9 96,'/户o/少附.Sci.， A. Pofym. C7 em. 2W 《42'Z53 262; 尸o/jw.5W. W卵，3S(8义/2" "4i)。例如二苯甲酮(BPO)是一种光引发 剂，可以预先涂覆在基底表面或混在单体溶液中，当紫外光照射的时候，二 苯甲酮由二聚体的状态变为寿命很短的单体状态，此时它可以从高分子材料 表面通过非弹性碰撞夺取氢原子，从而使高分子材料表面产生可以进行接枝 反应的自由基活性位点从而引发单体在这些活性位置聚合(Af"cromo/. O^m.2WW，205，邦2 W9.)。因此，光引发接枝具有反应条件温和、适用单 体范围广、成本低等特点。此方法还可以应用于微流体器件的制作上，通过 使单体在常用高分子材料的微孔道内聚合，按预先设计的样式形成单层或多 层的功能基团结构(Po(y附.5W.20W， 2S， 2M 25力5/o附ateWa/s 79何，"(76>」， 725 7M)。另外一种光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面接枝改性的可生物降解及吸收的聚酯超细纤维膜，其特征是：在聚酯生物高分子超细纳米纤维单层膜或多层复合膜表面接枝有单层接枝功能单体低聚物层，或多层接枝功能单体低聚物层，生成表面改性的可生物降解及可生物吸收的聚酯超细纤维膜材料； 以聚酯生物高分子为基准，该膜材料的成分组成为５０≤聚酯生物高分子＜１００重量份，０＜功能单体低聚物≤５０重量份，所述的聚酯生物高分子的纤维直径在５０ｎｍ～５０００ｎｍ；所述的功能单体低聚物是以化学键接枝在超细纤维膜材料的表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩志超，贺爱华，许杉杉，刘昕，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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