仿生Janus型几丁质纳米纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物高分子材料，尤其涉及仿生Janus型几丁质纳米纤维膜及其制备方法。本发明专利技术的生物聚合膜分为内外两侧，膜外侧面向软组织，由抗污染的仿细胞膜甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱聚合物等组成，能抑制成纤维细胞的形成；膜内侧面向骨组织，由几丁质纳米纤维组成，能提供新的骨形成。本发明专利技术与现有的多组分生物纤维膜不同，不仅提供了所需的物理屏障，而且还提供了额外的骨再生因子，在引导骨再生等组织修复医学领域具有很高的应用潜力。修复医学领域具有很高的应用潜力。修复医学领域具有很高的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
仿生Janus型几丁质纳米纤维膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物高分子材料，尤其涉及仿生Janus型几丁质纳米纤维膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，可吸收膜有两种类型：合成可吸收膜和天然可吸收膜。可吸收膜无需二次手术，具有成本效益高和降低患者发病率的优点。现有的用于骨植入的可吸收膜往往还存在着力学性能差、免疫反应、微生物感染、愈合不良等缺点，如可水解聚酯膜和聚乳酸膜，虽可生物降解的，但它们在使用中会产生炎症反应，阻止了植入物周围的填充；也可能会产生肉芽肿性异物反应(多核巨细胞、巨噬细胞、多形核白细胞)可以出现在嵌入膜周围。
[0003]两性离子聚合物甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)是一种含有两性离子基团的丙烯酸单体，它模拟生物膜的亲水性头基，被用于开发各种医疗应用中，已被证实能够抵抗蛋白质吸附和细胞粘附。然而直接将MPC涂覆在材料表面，难以获得较高含量的磷酰胆碱基团，影响血液相容性的进一步提高；它的亲水性较强，在材料表面容易在复杂的生理环境中发生溶解，甚至脱落，具有安全隐患，需要引入可光固化基团，来阻止其从材料表面脱落；并且其机械强度差，不适合直接作为生物医用的高分子膜材料。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了仿生Janus型几丁质纳米纤维膜的制备方法，目的是为了解决现有技术中用于骨植入的可吸收膜存在着力学性能差、免疫反应、微生物感染、愈合不良等缺点；以及够抵抗蛋白质吸附和细胞粘附的两性离子聚合物MPC由于机械强度差，无法直接作为生物医用的高分子膜材料的技术问题。本专利技术还提供了利用上述方法制备的仿生Janus型几丁质纳米纤维膜。
[0005]本专利技术提供的仿生Janus型几丁质纳米纤维膜的制备方法，具体技术方案如下：
[0006]仿生Janus型几丁质纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1，将几丁质溶于氢氧化钠中，在150℃下搅拌5
‑
20h，冷却后，离心并用去离子水洗涤多次，获得混合物，将所述混合物用去离子水进行稀释，滴加醋酸调整pH，获得混合物溶液，选取几丁质制造纳米纤维膜，因为其具有良好的生物相容性、生物降解性和粘膜粘附性，有促进成骨细胞粘附和增殖的能力；
[0008]S2，将步骤S1中的混合物溶液进行研磨和透析，在
‑
80℃下冷冻干燥24
‑
72小时，获得冻干几丁质纳米纤维；
[0009]S3，将步骤S2中的冻干几丁质纳米纤维重新溶解在去离子水中，并使用超声波振荡使其均质化后，将几丁质纳米纤维悬浮液倒入平皿中，在烘箱中干燥，获得几丁质纳米纤维膜；
[0010]S4，将甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅溶解在异丙醇
‑
四氢呋喃，获得单体溶液；将浓度为1％的引发剂偶氮异丁腈溶解在四氢呋喃中，获得引
发剂溶液，MPC具有良好的血液相容性、组织相容性、亲水性等特殊性能，MPC可形成仿细胞膜结构，形成防污层；
[0011]S5，将步骤S4中的部分引发剂溶液和异丙醇加入三颈烧瓶中，在80℃下进行油浴，将剩余部分的引发剂溶液与步骤S4中的单体溶液混合控制速度在3
‑
4h滴加到反应瓶中，反应结束后，用乙醚反复沉淀多次，除去上清液，过滤分离聚合物，再真空干燥处理，获得二元共聚物；
[0012]S6，将步骤S5中的二元共聚物溶解在乙醇中制备共聚物溶液，将共聚物溶液少量多次缓慢涂抹在步骤S3中的几丁质纳米纤维膜上，溶剂蒸发后，获得复合膜；
[0013]S7，将步骤S6中的复合膜在真空室温条件下保持10
‑
20小时，再在100
‑
200℃稳定1
‑
3小时，获得仿生Janus型几丁质纳米纤维膜。再在100
‑
200℃高温下稳定1
‑
3小时，其目的为促进TSMA部分的
‑
Si
‑
(OCH3)3基团与几丁质的羟基(
‑
OH)和胺(
‑
NH2)基团之间形成硅烷键(
‑
Si
‑
O
‑
)。
[0014]在某些实施方式中，在步骤S1中，所述几丁质中乙酰基的含量为90
‑
100％，从实验效果和经济层面上考虑，优选98％；所述混合物用去离子水稀释至1
‑
2％；所述醋酸的质量浓度为35％
‑
40％，所述pH调整为3.5
‑
4.5。
[0015]在某些实施方式中，在步骤S2中，所述研磨为采用磨床以1000
‑
3000rpm的转速研磨；所述透析为用透析膜在4℃的去离子水中透析。
[0016]在某些实施方式中，在步骤S3中，所述几丁质纳米纤维悬浮液倒入直径60mm的平皿中，所述每个平皿的倾倒量为10
‑
30mL；所述烘箱温度为30℃，所述干燥的时间为8
‑
36小时。
[0017]在某些实施方式中，在步骤S4中，所述甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)的分子量为5
‑
50万；所述甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)的摩尔浓度为10
‑
50％；所述异丙醇
‑
四氢呋喃中，异丙醇与四氢呋喃的体积比为5
‑
10:1；所述单体溶液的浓度为10
‑
30mg/mL。TSMA易水解，与MPC形成聚合物可以增强其对物质的粘结力，提高复合材料机械性能。TSMA的摩尔浓度优化比例为20moL％的TSMA，因为聚合中较高的TSMA摩尔含量(>20％)易产生不溶性共聚物。
[0018]在某些实施方式中，在步骤S5中，所述上清液采用真空探针去除；所述真空干燥处理的温度为30℃，时间为18
‑
36小时。
[0019]在某些实施方式中，在步骤S6中，所述乙醇的浓度为8
‑
15mg/ml；所述共聚物溶液以50
‑
200μL/min的速度缓慢涂抹在几丁质纳米纤维膜上。
[0020]在某些实施方式中，所述去离子水级别高于等于EW
‑Ⅲ
，细菌含量低于等于100cfu/mL。
[0021]本专利技术还提供了根据上述方法制备的仿生Janus型几丁质纳米纤维膜。
[0022]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的制备方法以几丁质为原料，采用部分脱乙酰和湿法研磨的方法制备出几丁质纳米纤维材料。以甲基丙烯酸甲酯(MPC)和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)为原料，采用无规共聚的方法合成了仿细胞膜防污层
‑
PMT共聚物(MPC
‑
co
‑
TSMA)。本专利技术制备的仿生Janus型几丁质纳米纤维膜将几丁质纳米纤维和含磷酰胆碱的二元共聚物(PMT共聚物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.仿生Janus型几丁质纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将几丁质溶于氢氧化钠中，在150℃下搅拌5
‑
20h，冷却后，离心并用去离子水洗涤多次，获得混合物，将所述混合物用去离子水进行稀释，滴加醋酸调整pH，获得混合物溶液；S2，将步骤S1中的混合物溶液进行研磨和透析，在
‑
80℃下冷冻干燥24
‑
72小时，获得冻干几丁质纳米纤维；S3，将步骤S2中的冻干几丁质纳米纤维重新溶解在去离子水中，并使用超声波振荡使其均质化后，将几丁质纳米纤维悬浮液倒入平皿中，在烘箱中干燥，获得几丁质纳米纤维膜；S4，将甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅溶解在异丙醇
‑
四氢呋喃，获得单体溶液；将浓度为1％的引发剂偶氮异丁腈溶解在四氢呋喃中，获得引发剂溶液；S5，将步骤S4中的部分引发剂溶液和异丙醇加入三颈烧瓶中，在80℃下进行油浴，将剩余部分的引发剂溶液与步骤S4中的单体溶液混合控制速度在3
‑
4h滴加到反应瓶中，反应结束后，用乙醚反复沉淀多次，除去上清液，过滤分离聚合物，再真空干燥处理，获得二元共聚物；S6，将步骤S5中的二元共聚物溶解在乙醇中制备共聚物溶液，将共聚物溶液少量多次缓慢涂抹在步骤S3中的几丁质纳米纤维膜上，溶剂蒸发后，获得复合膜；S7，将步骤S6中的复合膜在真空室温条件下保持10
‑
20小时，再在100
‑
200℃稳定1
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3小时，获得仿生Janus型几丁质纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的仿生Janus型几丁质纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述几丁质中乙酰基的含量为90
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100％；所述混合物用去离子水稀释至1
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2％；所述醋酸的质量浓度为35％
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40％，所述pH调整为3.5
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4.5。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨璐，黄建祥，许杉杉，
申请(专利权)人：无锡中科光远生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：