二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法技术

本发明专利技术公开一种二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，其目的是提供一种多功能化改性的聚乳酸支架的制备方法。其特征在于：以黑磷纳米片为药物载体负载抗炎药物布洛芬，并以天然高分子材料海藻酸钠作为包覆材料，通过锶离子的交联作用得到载药微球，利用静电相互作用将海藻酸钠载药微球均匀掺杂到经支化聚乙烯亚胺氨解改性的、富含活性氨基基团的改性聚乳酸基体材料中，经过冷冻相分离得到具有网状纳米纤维结构的改性聚乳酸支架。本发明专利技术的特点在于所制备的包埋载药微球的改性聚乳酸纳米纤维支架是一种具有光热治疗、促骨生长、抗菌消炎、智能释药的多功能体系，是理想的骨修复材料。

Preparation of two-dimensional nanofiber scaffolds modified by black phosphorus functionalization

【技术实现步骤摘要】
二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法
本专利技术涉及一种二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，属于骨修复生物材料制备技术。
技术介绍
骨组织工程是近几年发展起来的治疗骨科疾病的有效措施之一，其中细胞、生长因子和支架材料是其必要的三大成分。复合支架由于具有多级孔径结构和多元的成分，可以模仿天然骨组织细胞外基质的结构和成分，促进细胞的黏附、增殖和分化。因此用于制备复合支架的材料应该根据其生物相容性、生物降解性和机械性能等进行严格地选材。人工合成高分子材料聚乳酸由于其具有良好的生物相容性、降解产物的无毒性和良好的机械性能等优点而被广泛用于组织工程支架的制备，但聚乳酸是一种强疏水性材料，表面缺乏细胞特异性识别位点，不利于细胞在其表面的粘附、增殖和生长，因此生物活性比较低。解决这一问题的有效途径之一是通过接枝改性将亲水性的−NH2、−OH以及−COOH等活性基团引入聚乳酸分子链中来改善支架材料的亲水性，使细胞易于在其表面黏附、增殖和分化，从而提高支架的生物活性。但亲水性改善后的聚乳酸支架仍存在成骨活性低、机械性能不足、降解产生的酸性产物易引发无菌性炎症反应等问题。黑磷纳米薄片是一种新兴的二维纳米材料，因其具有优异的光热转化性质、良好的生物相容性、较大的比表面积且表面易于功能化修饰改性等而在癌症治疗、药物递送、生物成像和生物传感等领域拥有广阔的应用前景。利用二维纳米黑磷所具有的光热治疗、促骨生长的作用来修饰改性聚乳酸材料可以提高聚乳酸支架的成骨活性。此外，借助黑磷纳米片对抗炎药物的有效负载和智能控释还可赋予聚乳酸支架抗菌消炎的性能，从而实现多功能修复体系的构建。但黑磷存在性能上的不稳定性，其在可见光和潮湿环境下易发生氧化，降解生成磷氧化物和磷酸根，光热性能变差，且黑磷负载的药物易因在体液中发生溶解而快速释放。因此，如何提高黑磷的稳定性及对药物的缓释性能是成功构建多功能化改性的聚乳酸支架所必须解决的关键技术问题。
技术实现思路
针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种由二维纳米黑磷修饰改性的集光热治疗、药物控释和成骨作用于一体的多功能化改性聚乳酸纳米纤维支架的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，一种二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：Ⅰ、以聚左旋乳酸为原料，支化聚乙烯亚胺为改性剂，通过氨解反应得到氨基化改性聚乳酸；Ⅱ、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，采用液相剥离法制备二维黑磷纳米片；Ⅲ、以步骤Ⅱ制得的黑磷纳米片为药物载体，布洛芬为模型药物，采用浸渍吸附法制备载药黑磷；Ⅳ、以海藻酸钠包裹步骤Ⅲ制得的载药黑磷，以二价锶离子为交联固化剂，采用反相乳液法制备载药黑磷/海藻酸钠复合微球；Ⅴ、利用步骤Ⅳ制得的载药黑磷/海藻酸钠复合微球与步骤Ⅰ制得的氨基化改性聚乳酸之间的静电相互作用将载药黑磷/海藻酸钠复合微球均匀分散到氨基化改性聚乳酸溶液中，经过冷冻诱导的热致相分离过程得到二维纳米黑磷修饰的多功能化改性聚乳酸纳米纤维支架。上述步骤Ⅱ所述的黑磷纳米片是以块状黑磷通过液相剥离法制得的，具体为：采用溶剂为N-甲基吡咯烷酮，配成含黑磷的N-甲基吡咯烷酮溶液，溶液中所含黑磷的浓度为1mg/mL，在冰水浴中变频超声8~10h后制备黑磷纳米片，变频频率分别为45HZ，80HZ，100HZ。上述步骤Ⅲ所述的载药黑磷是通过浸渍吸附法制备的，具体制备条件为：黑磷纳米片的用量为5mg，布洛芬药物溶液的浓度为15~20mg/mL，载药温度为室温，载药时间为15~20h。上述步骤Ⅳ所述的载药黑磷/海藻酸钠复合微球是通过反相乳液法制备的，具体制备条件为：选择的油相是环己烷，其用量为100g，分散稳定剂为司班60和吐温60的混合物，司班60和吐温60的质量比为3:1，载药黑磷的用量为7.0~8.0mg，海藻酸钠溶液的浓度为9~12mg/mL，交联剂氯化锶溶液的浓度为0.15~0.25mol/L。上述步骤Ⅰ所述的氨基化改性聚乳酸是通过聚乳酸与聚乙烯亚胺发生氨解反应制备的，具体制备条件为：所用的溶剂为1,4-二氧六环，聚乳酸溶液的浓度为7.0~9.0wt%，支化聚乙烯亚胺改性剂的浓度为0.8~1.2%，氨解反应的温度为60℃，氨解反应时间为15~30min。上述步骤Ⅴ中的载药黑磷/海藻酸钠复合微球是通过静电相互作用而均匀分散到氨基化改性聚乳酸溶液中，并采用冷冻诱导的热致相分离技术获得具有网状纳米纤维结构的支架，冷冻诱导的热致相分离过程中的冷冻相分离温度为-25~-40℃，冷冻时间为24h。本专利技术以具有生物相容性的合成高分子材料聚乳酸为基体材料，支化聚乙烯亚胺为改性剂，通过氨解反应在聚乳酸分子链中引入活性氨基官能团来改善聚乳酸支架的亲水性。同时以块状黑磷通过液相剥离法得到的黑磷纳米薄片为药物载体负载抗炎药物布洛芬，以天然高分子材料海藻酸钠包裹载药黑磷并在锶离子的交联作用下制得载药黑磷/海藻酸钠复合微球以防止黑磷的氧化和药物的快速释放。利用微球与改性聚乳酸之间的静电相互作用将微球均匀地分散到改性聚乳酸基质中，最后利用制备纳米纤维支架常用的热致相分离技术使样品在低温下冷冻发生相分离而得到二维纳米黑磷修饰的多功能化改性聚乳酸纳米纤维支架。实现本专利技术目的的具体技术方案，具体包括如下步骤：1）将块状黑磷加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中得到混合液（浓度为1mg/mL），在无氧条件下将所述混合液置于冰水浴中超声8~10h，1000rpm离心后收集上清液，将上清液再以10000rpm离心15min后收集沉淀，得到二维黑磷纳米片。用无水乙醇清洗沉淀三次，得到的沉淀放入-80℃冷冻干燥机中干燥备用。2）将5mg步骤1制备得到的黑磷纳米片加入到一定浓度的布洛芬溶液中，室温下震荡吸附15~20h后离心分离，吸取上清液用紫外-可见分光光度法检测其中的药物浓度，根据载药前后药物溶液浓度的变化计算黑磷的载药量，收集沉淀并干燥备用。3）往装有高速搅拌器的三颈烧瓶中加入100g环己烷、10g分散稳定剂（司班60和吐温60的质量比为3:1），强力搅拌至分散稳定剂全部溶解，得到溶液A。与此同时，将步骤2得到的载药黑磷超声分散到浓度为9~12mg/mL的海藻酸钠水溶液中（记为溶液B）。以一定的滴加速度将溶液B逐滴加入溶液A中，滴加完全后将搅拌速度控制在2000rpm。继续搅拌1h之后，逐滴加入浓度为0.15~0.25mol/L的氯化锶溶液。持续搅拌1h至完全交联，最后加入一定量的无水乙醇，在500rpm的搅拌速度下破乳30min。将得到的溶液离心，弃去上清液，用无水乙醇洗涤沉淀三次，放入-80℃冷冻干燥机中干燥1d备用。4）用一定量的1,4-二氧六环溶剂充分溶解聚乳酸得到浓度为7.0~9.0wt%的均相溶液，往所得的溶液中加入浓度为0.8~1.2%的聚乙烯亚胺水溶液，氨解反应15~30min后得到氨基化改性的聚乳酸溶液。将包裹载药黑磷的海藻酸钠微球用1,4-二氧六环超声分散后加入到改性聚乳酸溶液中，充分搅拌至分散均匀后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/nⅠ、以聚左旋乳酸为原料，支化聚乙烯亚胺为改性剂，通过氨解反应得到氨基化改性聚乳酸；/nⅡ、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，采用液相剥离法制备二维黑磷纳米片；/nⅢ、以步骤Ⅱ制得的黑磷纳米片为药物载体，布洛芬为模型药物，采用浸渍吸附法制备载药黑磷；/nⅣ、以海藻酸钠包裹步骤Ⅲ制得的载药黑磷，以二价锶离子为交联固化剂，采用反相乳液法制备载药黑磷/海藻酸钠复合微球；/nⅤ、利用步骤Ⅳ制得的载药黑磷/海藻酸钠复合微球与步骤Ⅰ制得的氨基化改性聚乳酸之间的静电相互作用将载药黑磷/海藻酸钠复合微球均匀分散到氨基化改性聚乳酸溶液中，经过冷冻诱导的热致相分离过程得到二维纳米黑磷修饰的多功能化改性聚乳酸纳米纤维支架。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
Ⅰ、以聚左旋乳酸为原料，支化聚乙烯亚胺为改性剂，通过氨解反应得到氨基化改性聚乳酸；
Ⅱ、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，采用液相剥离法制备二维黑磷纳米片；
Ⅲ、以步骤Ⅱ制得的黑磷纳米片为药物载体，布洛芬为模型药物，采用浸渍吸附法制备载药黑磷；
Ⅳ、以海藻酸钠包裹步骤Ⅲ制得的载药黑磷，以二价锶离子为交联固化剂，采用反相乳液法制备载药黑磷/海藻酸钠复合微球；
Ⅴ、利用步骤Ⅳ制得的载药黑磷/海藻酸钠复合微球与步骤Ⅰ制得的氨基化改性聚乳酸之间的静电相互作用将载药黑磷/海藻酸钠复合微球均匀分散到氨基化改性聚乳酸溶液中，经过冷冻诱导的热致相分离过程得到二维纳米黑磷修饰的多功能化改性聚乳酸纳米纤维支架。


2.根据权利要求1所述的二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，其特征在于步骤Ⅱ所述的黑磷纳米片是以块状黑磷通过液相剥离法制得的，具体为：采用溶剂为N-甲基吡咯烷酮，配成含黑磷的N-甲基吡咯烷酮溶液，溶液中所含黑磷的浓度为1mg/mL，在冰水浴中变频超声8~10h后制备黑磷纳米片，变频频率分别为45HZ，80HZ，100HZ。


3.根据权利要求1所述的二维纳米黑磷功能化修饰改性的聚乳酸纳米纤维支架的制备方法，其特征在于步骤Ⅲ所述的载药黑磷是通过浸渍吸附法制备的，具体制备条件为：黑磷纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈顺玉，郭荣英，肖秀峰，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35