一种驱动响应复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种驱动响应复合材料及其制备方法和应用，该方法是以功能性物质、亲水性高分子聚合物I和疏水性高分子聚合物为原料配置纺丝液，采用静电纺丝工艺制备所述纳米纤维层，在纳米纤维层的一侧制备凝胶层，得到该驱动响应复合材料；以驱动响应复合材料作为伤口敷料，所述凝胶层直接接触生物组织；所述功能性物质在施加外加条件下时能被驱动并渗入凝胶层中作用于生物组织；在不施加外加条件下时所述功能性物质不渗出；且所述伤口敷料中的功能性物质的单次释放量小于33.2wt％。本发明专利技术的方法，工艺简单，适用范围广；该伤口敷料可根据需要，通过含醇水溶液喷雾，让功能性物质先渗入到凝胶涂层再达到生物组织，促进伤口愈合同时也起到抗菌、消炎作用。

【技术实现步骤摘要】
一种驱动响应复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医用材料
，涉及一种驱动响应复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前已经开发了多种伤口敷料，包括静电纺纳米纤维膜和水凝胶等。在这些敷料中，静电纺丝敷料可以负载药物进行缓释，选择合适的材料维持一定的力学性能，因此敷料在使用过程不会因外力而破损。然而，静电纺纤维负载药物容易造成药物爆释，且在伤口容易与伤口组织粘结、更换的时候容易造成二次损失。水凝胶敷料可以在一定程度上维持湿润的伤口环境、吸收组织渗出物，使氧气渗透并冷却伤口表面，从而减轻患者的疼痛。但其易因外部机械力引起某些变形或损坏。破坏缩短水凝胶的寿命，引起感染，并进一步引起炎症反应。本专利技术将结合静电纺丝和水凝胶特性，开发一种驱动响应复合材料，其具有按需控释药物的作用，避免药物爆释，且能促进伤口愈合、抗菌、保湿透气、减轻患者疼痛，并能保持力优良学性能。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种驱动响应复合材料及其制备方法和应用。本专利技术可以使伤口敷料具有可控、按需释放药物的功效，兼具有优良抗菌、抗炎、促愈合，以及具有优良透气保湿并能维持敷料的力学性能，减少敷料的更换使用，有效解决伤口敷料存在的上述问题。为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：一种驱动响应复合材料，其特征是：包括纳米纤维层及其中的功能性物质；所述纳米纤维层中的纳米纤维的材质为亲水性高分子聚合物I和疏水性高分子聚合物的混合材料；所述功能性物质在施加外加条件下能被驱动；所述的外加条件为乙醇水溶液(75％乙醇)。作为优选的技术方案：如上所述的一种驱动响应复合材料，所述纳米纤维层中的纳米纤维包括亲水性高分子聚合物I纳米纤维和疏水性高分子聚合物纳米纤维。如上所述的一种驱动响应复合材料，还包括与所述纳米纤维层贴合的凝胶层；所述凝胶层的主要材质为亲水性高分子聚合物II；所述功能性物质在施加外加条件下能被驱动进入到所述凝胶层。如上所述的一种驱动响应复合材料，所述功能性物质以细微颗粒形态(或者粉末状态)分散于纳米纤维中。如上所述的一种驱动响应复合材料，所述功能性物质为丹参的提取物、丹参的单体修饰物、抗菌药物或者生长因子(前面三类为抗菌、消炎作用；生长因子为促进组织修复作用)；所述纳米纤维层中所述功能性物质的负载量为0.3～29.7ug/cm2。如上所述的一种驱动响应复合材料，所述疏水性高分子聚合物为PLGA、PGA、PLA或者PLLA-CL(PLGA：聚乳酸-羟基乙酸；PGA：聚羟基乙酸；PLA：聚乳酸；PLLA-CL：(嵌段共聚物，为摩尔比为1:1的PLLA与PCL的共聚物)聚乳酸-己内酯；PCL：聚己内酯)；所述疏水性高分子聚合物的数均分子量Mn为8～15万；所述亲水性高分子聚合物I为丝素蛋白、胶原蛋白或者胶原蛋白变性物(如明胶)；所述亲水性高分子聚合物II为透明质酸或者海藻酸多糖；所述亲水性高分子聚合物II的数均分子量Mn为20～100万；所述疏水性高分子聚合物与所述亲水性高分子聚合物I的质量比为0.8～1.2:1。本专利技术还提供采用如上所述的一种驱动响应复合材料制得的伤口敷料，其特征是：所述凝胶层直接接触生物组织；所述功能性物质在施加外加条件下时能被驱动并渗入凝胶层中作用于生物组织；在不施加外加条件下时所述功能性物质不渗出；且所述伤口敷料中的功能性物质的单次释放量小于33.2wt％。本专利技术还提供如上任一项所述的一种驱动响应复合材料的制备方法，以功能性物质、亲水性高分子聚合物I和疏水性高分子聚合物为原料配置纺丝液，采用静电纺丝工艺制备所述纳米纤维层。其中，静电纺丝的条件可以为：纺丝液的质量浓度(Mv)为4％～20％；纺丝电压为10～30kV，纺丝推进速度为0.5～2.5mL/h，接收距离为10～25cm，接收器为导电锡箔纸。其中，每10mL纺丝液经静电纺丝得到纤维膜的尺寸为18cmx30cm。作为优选的技术方案：如上所述的一种驱动响应复合材料的制备方法，在所述纳米纤维层的一侧制备凝胶层。如上所述的一种驱动响应复合材料的制备方法，制备凝胶层的步骤为：(1)将亲水性高分子聚合物II溶解在含有甲醇或者乙醇的水溶液中，调至得到预凝胶；(2)将预凝胶涂覆至所述纳米纤维层的单侧表面；所述涂覆的厚度为10～40μm。如上所述的一种驱动响应复合材料的制备方法，制备凝胶层的步骤为：(1)将亲水性高分子聚合物II溶解在含有甲醇或者乙醇的水溶液中，调至得到预凝胶；(2)加入交联剂，进行快速搅拌1～2分钟后立即将预凝胶涂覆至所述纳米纤维层的单侧表面；所述涂覆的厚度为10～40μm，所述交联剂为EDC/NHS或者CaCl2的水溶液，所述交联剂与所述亲水性高分子聚合物II的质量比为0.2～1:1；(3)室温下静置交联反应后通风干燥，将干燥后的复合膜的凝胶面浸入去离子水中去除交联剂残留物后干燥；所述交联反应的温度为4℃～20℃，所述交联的时间为2～4小时。所述涂覆的具体过程为：涂覆所用的模具为聚四氟乙烯长方形框(尺寸为7cm长15cm宽)，将其压置于步骤(1)所制备的静电纺丝纤维膜上，20mL凝胶液和1mL的交联剂混合溶液快速注入模具框内涂覆纤维膜，4℃～20℃下静置交联反应2～4小时，然后室温通风干燥。最后将复合膜的凝胶面浸入去离子水中6小时去除交联剂残留物，吸干表面水分再放置真空干燥箱中室温干燥1周。如上所述的一种驱动响应复合材料的制备方法，纺丝液的溶剂为六氟异丙醇；含有甲醇或者乙醇的水溶液中，甲醇或者乙醇的体积占总体积的5～10％；预凝胶中亲水性高分子聚合物II的质量含量为1％～5％；本专利技术的原理是：在现有技术中，功能性物质包埋在凝胶中，经凝胶降解等方式释放药物，不可避免的有药物爆释情况出现，而且药物的释放是不间断的，无法强行止住，作为伤口敷料时使用有效期短，药物的利用率低；在本专利技术中，设计的伤口敷料用的驱动响应复合材料为纤维和凝胶复合双层结构，且直接接触组织的凝胶层中不含有功能性物质(在制备过程中，因为凝胶溶液中含有乙醇溶液，会使得少量药物呈梯度渗入最接近纤维层的凝胶层中。这样做的目的是：第一次喷雾的时候释放出功能性物质的量比后续喷雾释放量大，因为一般情况下受损组织首次需求药剂量稍大)，作为外层的纤维层是以高分子聚合物负载功能性物质的纤维构成(即纤维层是药物的储蓄库)；由于纤维层中的纤维相互缠结，具有较好的力学性能，而且纤维层中的纤维是亲水性高分子聚合物I和疏水性高分子聚合物的混合材料，当以亲水性物质作用于纤维层时，功能性物质溶解于亲水性物质中，并在纤维层中的亲水性高分子聚合物I的导向作用下渗透进入凝胶层，这相较于纯疏水性高分子聚合物纤维而言，本专利技术中的功能性物质的传递更加有效；相较于纯亲水性聚合物纤维而言，疏水性的纤维可以使得脂溶性药物更好的在纤维中分散；进一步地，当功能性物质形成的溶液进入凝胶层中，凝胶层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动响应复合材料，其特征是：包括纳米纤维层及其中的功能性物质；所述纳米纤维层中的纳米纤维的材质为亲水性高分子聚合物I和疏水性高分子聚合物的混合材料；/n所述功能性物质在施加外加条件下能被驱动；所述的外加条件为乙醇水溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种驱动响应复合材料，其特征是：包括纳米纤维层及其中的功能性物质；所述纳米纤维层中的纳米纤维的材质为亲水性高分子聚合物I和疏水性高分子聚合物的混合材料；
所述功能性物质在施加外加条件下能被驱动；所述的外加条件为乙醇水溶液。


2.根据权利要求1所述的一种驱动响应复合材料，其特征在于，所述纳米纤维层中的纳米纤维包括亲水性高分子聚合物I纳米纤维和疏水性高分子聚合物纳米纤维；
所述驱动响应复合材料还包括与所述纳米纤维层贴合的凝胶层；所述凝胶层的主要材质为亲水性高分子聚合物II；所述功能性物质在施加外加条件下能被驱动进入到所述凝胶层。


3.根据权利要求1或者2所述的一种驱动响应复合材料，其特征在于，所述功能性物质主要分散于纳米纤维中；
所述功能性物质为丹参的提取物、丹参的单体修饰物、抗菌药物或者生长因子；所述纳米纤维层中所述功能性物质的负载量为0.3～29.7ug/cm2。


4.根据权利要求1或者2所述的一种驱动响应复合材料，其特征在于，所述疏水性高分子聚合物为PLGA、PGA、PLA或者PLLA-CL；所述疏水性高分子聚合物的数均分子量Mn为8～15万；
所述亲水性高分子聚合物I为丝素蛋白、胶原蛋白或者胶原蛋白变性物；
所述亲水性高分子聚合物II为透明质酸或者海藻酸多糖；所述亲水性高分子聚合物II的数均分子量Mn为20～100万；
所述疏水性高分子聚合物与所述亲水性高分子聚合物I的质量比为0.8～1.2:1。


5.采用如权利要求2～4中任一项所述的一种驱动响应复合材料制得的伤口敷料，其特征是：所述凝胶层直接接触生物组织；所述功能性物质在施加外加条件下时能被驱动并渗入凝胶层中作用于生物组织，在不施加外加条件下时所述功能性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹岸林，张葵花，李喆，李雲环，樊勇勇，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33