一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，包括：将壳聚糖溶于三氟乙酸中，还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合均匀，得到纺丝液并进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；将壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，然后浸入DMSO溶液中进行二步氧化，水洗后冻干并经等离子体处理活化；将活化后的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl

A preparation method of conducting chitosan / keratin nanofiber membrane

【技术实现步骤摘要】
一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法
本专利技术涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法。
技术介绍
神经组织损伤的救治与修复一直是生命科学领域研究的重要课题，由于严重创伤、肿瘤切除、先天性畸形等原因造成的神经缺损，其修复和功能重建仍是临床难题。对于神经长段缺损，植入神经导管材料在缺损的近、远两端起到桥接作用，替代自体神经修复神经缺损已成为一种趋势。但神经系统并非单纯的组织学结构，它处于复杂的电学微环境之中，除了输送神经营养物质，还传递生理电信号，在生长和修复过程中均伴发电现象。生物体内普遍存在的生物电活动在维持正常生理功能方面必不可少，如神经系统的信号传导、肌肉收缩以及伤口愈合等。传统的神经修复支架材料因不具导电性或导电性较差，无法在神经修复过程中实施电信号传递以刺激和引导神经生长及轴突再生。神经修复后虽然有大量再生神经纤维，但由于运动终板等靶器官因失去电刺激而萎缩，功能恢复欠佳。尽管功能性电刺激促进周围神经再生的机制尚不明确，但大量的细胞和分子水平研究表明：通过具有电活性神经支架的电刺激可改变细胞外基质分子的局域电场，增加细胞对细胞外基质中蛋白的吸附和DNA的合成，从而促进神经细胞贴附、迁移和轴突生长。因而，寻找具有电活性的支架材料已成为神经组织工程研究的重要内容。另外，人发角蛋白非神经移植材料是以经特殊控制性生物化学方法处理后的人发为基质，外包一层生物膜的复合体，用于桥接神经缺损，动物实验已经初步证明再生良好的神经纤维可长过该桥接物体。由于人发角蛋白非神经移植材料是一种生物性制品，经特殊的生物化学方法处理后具有抗原性小、可被吸收和可刺激神经纤维生长等优点，预计其效果将远较其他非神经移植材料为佳。但是氧化型的人发角蛋白由于二硫键被破坏，其生物活性无法与原生人发角蛋白相比；而还原型人发角蛋白由于二硫键断开，其机械强度大大下降，无法直接用于制备组织工程材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法。本专利技术制备的纳米纤维膜机械强度高于一般的角蛋白纳米纤维膜，且具备良好的导电性，电导率较高。为解决上述问题，本专利技术提供了一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将壳聚糖溶于三氟乙酸中得壳聚糖三氟乙酸溶液；将还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中得还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液；将所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化反应；(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入DMSO溶液中进行二步氧化反应；(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，冻干并经等离子体处理活化；(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl3溶液中进行吡咯聚合反应，然后水洗两遍，冻干即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。优选的，步骤(1)中，所述壳聚糖的粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为80～85％；所述壳聚糖三氟乙酸溶液中壳聚糖的浓度为20～40g/L；所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液中还原型人发角蛋白的浓度为50～80g/L；所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液的体积比为1:1～4。优选的，步骤(3)中，一步氧化反应的时间为12～24h。优选的，步骤(4)中，所述DMSO溶液浓度为20～30％(v/v)。优选的，步骤(4)中，所述的二步氧化反应的时间为1～4h。优选的，步骤(5)中，所述等离子体处理的条件为：气体采用氨，处理功率为250～300W，压强50～60Pa，处理时间为10～15min。优选的，步骤(6)中，所述熏蒸的时间为1～2h。优选的，步骤(6)中，所述FeCl3溶液的浓度为5～10g/L。优选的，步骤(6)中，所述浸泡的浴比为1:(100～300)，浸泡的温度为0～4℃，浸泡的时间为12～24h。优选的，步骤(5)和(6)中，所述冻干的温度为-30～-20℃，真空度为0.100～0.024mBar，冻干时间为3～5d。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：1)在纳米纤维上进行了两步原位氧化过程，在不破坏纤维结构和取向的前提下对角蛋白的二硫键实施了重建，使得壳聚糖/角蛋白形成的纳米纤维强度大大提高。2)使用等离子体处理技术使壳聚糖/角蛋白纳米纤维表面活性增强，能够强化吡咯的沉积作用，使吡咯在纤维上的饱和浓度大大提高。3)使用吡咯蒸汽在壳聚糖/角蛋白纳米纤维上沉积并原位聚合，大大简化了聚合工艺和难度。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的纳米纤维膜扫描电镜照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。实施例1(1)将0.3g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为82％的壳聚糖溶于10ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液，同时将0.9g还原型人发角蛋白溶于15ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化，氧化时间为20h；(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入25％(v/v)DMSO溶液中进行二步氧化，氧化时间为3h；(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，在-27℃、真空度为0.064mBar条件下冻干4d并经等离子体处理活化，活化条件：气体采用氨，处理功率为280W，压强55Pa，处理时间为12min；(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸1.5h，再以浴比1:200浸泡入6g/LFeCl3溶液中，在2℃下吡咯聚合20h之后再水洗两遍，在-25℃、真空度为0.84mBar条件下冻干4d即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜，扫描电镜照片如图1所示。实施例2(1)将0.08g粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为80％的壳聚糖溶于4ml三氟乙酸中，制备壳聚糖三氟乙酸溶液；同时将0.8g还原型人发角蛋白溶于16ml六氟异丙醇中，制备原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液，再将壳聚糖三氟乙酸溶液与还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将壳聚糖溶于三氟乙酸中得壳聚糖三氟乙酸溶液；将还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中得还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液；将所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；/n(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；/n(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化反应；/n(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入DMSO溶液中进行二步氧化反应；/n(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，冻干并经等离子体处理活化；/n(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl

【技术特征摘要】
1.一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将壳聚糖溶于三氟乙酸中得壳聚糖三氟乙酸溶液；将还原型人发角蛋白溶于六氟异丙醇中得还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液；将所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液混合搅拌均匀，得到纺丝液；
(2)采用纺丝液进行静电纺丝，得到壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸没在PBS溶液中，通入氧气进行一步氧化反应；
(4)将步骤(3)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜浸入DMSO溶液中进行二步氧化反应；
(5)将步骤(4)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜水洗两遍后，冻干并经等离子体处理活化；
(6)将步骤(5)制得的壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜在饱和的吡咯蒸汽中熏蒸，再浸泡入FeCl3溶液中进行吡咯聚合反应，然后水洗两遍，冻干即得导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜。


2.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述壳聚糖的粘均分子量为5.0×105，脱乙酰度为80～85％；所述壳聚糖三氟乙酸溶液中壳聚糖的浓度为20～40g/L；所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液中还原型人发角蛋白的浓度为50～80g/L；所述壳聚糖三氟乙酸溶液与所述还原型人发角蛋白六氟异丙醇溶液的体积比为1:1～4。


3.根据权利要求1所述的一种导电壳聚糖/角蛋白纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤佳鹏，葛彦，刘希文，朱俐，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32