一种纯海藻酸钠纳米纤维膜材料的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤： １）将原料海藻酸钠分散在改性剂中，其中海藻酸钠与改性剂的重量体积比为２ｇ／ｍｌ％～４ｇ／ｍｌ％，然后再向上述混合溶液中加入溶剂，其中溶剂与改性剂的体积比为０．５～１，待搅拌均匀后，静止沉析出气泡后得到海藻酸钠静电纺丝原液； ２）将步骤１）得到的海藻酸钠电纺丝原液注入到静电纺丝装置的给料装置内，调整原液的供料速率为５～３００ｕｌ／ｍｉｎ；给料装置的喷丝头与接地的收集器之间的距离为５～２５ｃｍ；环境温度为２０～７０℃；环境的空气流速为０～８．５ｍ↑［３］／ｈｒ；开启高压电源，电压为１～６０ｋＶ，开启装有海藻酸钠电纺丝原液的给料装置泵，喷射流喷射到收集器上，在收集器上得到可生物降解及可生物吸收的纯海藻酸钠纳米纤维膜材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料
，涉及可生物降解及可生物吸收高分子 纳米纤维无纺布材料的制备方法，特别涉及一种天然高分子生物材料——海 藻酸钠静电纺丝原液的制备及其。
技术介绍
海藻酸钠(SA)是一种从天然褐藻中提取的线型的聚糖醛酸，由a - L -古 罗糖醛酸(G单元)和P- D -甘露糖醛酸(M单元)通过1，4-糖苷键连接并由不 同GGGM麗片段组成的无规共聚物。G和M的浓度(G:M比率)决定了SA不同 的结构和生物相容性等特性。SA具有聚阴离子电解质的性质特征，其相对分子 量为106左右，是一种可降解的生物高分子。因其良好的生物相容性、低毒性 和相对低廉的价格而在药物释放体系、组织工程领域以及制药领域具有广阔 的应用前景。从生物学的角度来说，几乎所有的人体组织和器官都是以纳米 纤维或纳米结构存在的，如骨骼，牙齿，软骨和皮肤等。而传统的干法和湿 法纺丝只能生产直径在几微米到几百微米的纤维。静电纺丝法是一种制备聚 合物超细纤维的简单而有效的加工工艺。但由于静电纺丝技术应用电场力而 非机械力来进行纤维制造，因此此项技术对溶液的性质有一些特殊的要求， 如溶液的粘度、链缠结程度等。据文献报道纯海藻酸钠水溶液是不能进行静 电纺丝的(参见图l) #ater. 2006， 7《1463 1467;尸o^r/ er 2007，47， 8026 8023;,如p丄尸o&瓜Sc义2007， M《1S55 1859; J/ / 丄 尸a/y/仏6b./. 2007， 7似，3245 3255.)，但在其它水溶性合成高分子的辅 助下，则可以实现海藻酸钠水溶液的静电纺丝，如公开号为CN101011597A的 中国专利"以海藻酸钠为基质的纳米纤维支架材料及其制备方法"中，公开 了这一技术的制备方法。其技术方案是以海藻酸钠为基质，在聚氧化乙烯或 聚乙烯醇及少量的丙三醇作用下，通过静电纺丝可以获得纤维直径在50 500nm的纤维支架材料。但这样所得的纤维均为海藻酸钠与聚氧化乙烯和海藻 酸钠和聚乙烯醇的混合纤维，而如何实现纯海藻酸钠的静电纺丝目前尚属空 白。海藻酸钠是一种水溶性的天然多糖，具有多种有机溶剂不溶的性质，且 在水溶液中由于聚合物骨架本身的刚性、带电基团引起的链的扩张或聚合物 链段与水分子的相互作用等均使得海藻酸钠的分子链显现高度的伸展性，缺 少足够的分子链缠结，从而给海藻酸钠的静电纺丝带来了极大的阻碍。因而 至今都未见有关纯海藻酸钠静电纺丝的文献报道。本专利技术选用水或水与乙醇的混合物做溶剂，针对海藻酸钠分子链的结构 特点，通过加入一种溶剂型的改性剂来调节海藻酸钠的溶液性质，克服了海 藻酸钠自身结构上的不利因素，能够连续制备出粗细均匀甚至纤维直径可控 的纯海藻酸钠纳米纤维，填补了这一技术空白。用静电纺丝技术制备的海藻 酸钠纳米纤维膜具有良好的生物相容性、生物降解性及生物吸收性能，可用 于止血材料，伤口包覆材料，组织工程支架材料，药物释放膜，人造皮肤、 人造血管、创伤敷料、药物输送、生物膜、美容材料等方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种纯海藻酸钠纳米纤维 膜材料的制备方法。本专利技术的另一目的在于填补实现纯海藻酸钠静电纺丝上的技术空白，提 供一种无毒、成本低廉的纯海藻酸钠静电纺丝溶液，以实现纯海藻酸钠溶液 的静电纺丝，并得到相应的纯海藻酸钠纳米纤维膜材料。本专利技术的制备方法及其技术原理是针对海藻酸钠分子链在水溶液中的 刚性及伸展性特点，我们在海藻酸钠的水溶液中引入一种溶剂型的强极性的 改性剂-多羟基化合物，通过该化合物的强极性以及低的表面张力等有效调节 海藻酸钠水溶液的物理性质，从而实现海藻酸钠溶液从不可纺到可纺的转变， 并得到均匀光滑的纯海藻酸钠纳米纤维。本专利技术的包括以下步骤1)海藻酸钠静电纺丝原液的配制为快速将海藻酸钠溶解成溶液，将原 料海藻酸钠分散在改性剂中，其中海藻酸钠与改性剂的重量体积比为 2g/ml% 4g/ml%，然后再向上述混合溶液中加入溶剂，其中溶剂与改性剂的 体积比为0. 5 1(在整个体系中原料海藻酸钠的浓度为lg/ml% 2. 67g/ml%)， 其中溶剂和改性剂均按体积计算)，待搅拌均匀后，静止沉析出气泡即得到海 藻酸钠静电纺丝原液。上述技术方案中的溶剂选自水或水和乙醇的混合溶剂，其中混合溶剂中水与乙醇的体积比为2: 1 3: 1;所述的原料海藻酸钠在25。C质量百分比浓度为2%的溶液粘度大于3500厘泊；所述的改性剂为多羟基化合物甘油或甘油 与乙二醇的混合物(其中甘油与乙二醇的体积比为50 100: 50 0)。2)静电纺丝工艺将步骤l)得到的海藻酸钠电纺丝原液注入到静电纺丝装置(如图4所示)的给料装置内，调整海藻酸钠电纺丝原液的供料速率为 5 300 ul/min，优选供料速率为10 150 ul/min;给料装置的喷丝头与接 地的收集器之间的距离为5 25cm，优选为7 20 cm;环境温度为20 70 。C ，优选为20 40。C;环境的空气流速为0 8. 5 m7hr ，优选为0, 5 5 m7hr; 开启高压电源，电压为l 60kV，优选为20 30kV，开启装有海藻酸钠电纺 丝原液的给料装置泵，喷射流喷射到收集器上，在收集器上得到可生物降解 及可生物吸收的纯海藻酸钠纳米纤维膜材料。纯海藻酸钠纳米纤维的平均直 径为80nm l^m。由于溶剂中改性剂的难挥发性，因此所述的在收集器上收集纤维时，需 要收集器完全浸泡在含CaCl2 (海藻酸钠的交联剂)的凝固浴中，在保持电纺 海藻酸钠的纤维形貌的同时，以便能更有效的除去残留的溶剂和改性剂(参 见附图4)。所述的完全浸泡在凝固浴中的收集器为金属网或金属平板等；所述的凝 固浴为质量百分比浓度为5。/。 10。/。的CaCl2的水溶液与无水乙醇的混合液，其 中无水乙醇在混合溶液中的体积百分比为60 80%。本专利技术步骤2)得到的可生物降解及可生物吸收的纯海藻酸钠纳米纤维膜 材料可进一步在无水乙醇中浸泡2 24小时以除去残留溶剂，并用无水乙醇 反复淋洗纤维膜直至残余纺丝溶剂被完全洗涤掉，将纤维膜在20 60 。C真空 干燥箱中真空干燥0.5 50小时后，得到可生物降解及吸收的生物的纯海藻 酸钠纳米纤维膜材料(参见图2和3)，置于干燥器中保存。本专利技术公开了一种采用静电纺丝工艺制备纯海藻酸钠纳米纤维膜材料的 制备方法。通过在不可纺的纯海藻酸钠水溶液中加入改性剂，实现了海藻酸 钠从不可纺到可纺的转变，得到的纯海藻酸钠纳米纤维膜材料由100%组分的 海藻酸盐组成，属于一种可完全降解及吸收的生物高分子纳米纤维膜材料。 本专利技术针对改性后海藻酸钠溶液体系的特点，采用了带凝固浴的接受装置， 最终制备了纤维直径在几十纳米至几百纳米的纯海藻酸钠纤维膜材料。本发 明的静电纺丝原液具有无毒、成本低廉等优越性能。所制备的纯海藻酸钠纳 米纤维膜材料可以作为医用组织工程支架材料、药物释放膜、人造皮肤、创 伤敷料、药物输送、生物膜(固定化酶和催化体系的基质)、伤口包敷材料、 止血材料、伤口包覆材料、以及美容材料等。附图说明图1是未加入多羟基化合物的海藻酸钠水溶液采用静电纺丝技术收集得到的产物的SEM形貌。图2是按本专利技术实施例1所提供的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纯海藻酸钠纳米纤维膜材料的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：１）将原料海藻酸钠分散在改性剂中，其中海藻酸钠与改性剂的重量体积比为２ｇ／ｍｌ％～４ｇ／ｍｌ％，然后再向上述混合溶液中加入溶剂，其中溶剂与改性剂的体积比为０．５～１，待搅拌均匀后，静止沉析出气泡后得到海藻酸钠静电纺丝原液；２）将步骤１）得到的海藻酸钠电纺丝原液注入到静电纺丝装置的给料装置内，调整原液的供料速率为５～３００ｕｌ／ｍｉｎ；给料装置的喷丝头与接地的收集器之间的距离为５～２５ｃｍ；环境温度为２０～７０℃；环境的空气流速为０～８．５ｍ↑［３］／ｈｒ；开启高压电源，电压为１～６０ｋＶ，开启装有海藻酸钠电纺丝原液的给料装置泵，喷射流喷射到收集器上，在收集器上得到可生物降解及可生物吸收的纯海藻酸钠纳米纤维膜材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贺爱华，韩志超，聂华荣，
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
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