含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法及应用，所述方法包括：溶解原料，获得静电纺丝预制溶液；将所述静电纺丝溶液预冷，不同于现有静电纺丝技术设定的室温及更高的温度范围，在周期循环低温控制下利用铝箔片稳定电场，调节静电纺丝机参数，可以得到卷曲状纳米纤维，并可制备成膜；所述周期循环低温制备的纳米纤维膜经灭菌处理后用于细胞培养，能有效促进细胞粘附与诱导干细胞成骨分化；所述周期循环低温制备的卷曲状纳米纤维制备方法高效简单，制备工艺稳定性好，材料生物相容性好。材料生物相容性好。材料生物相容性好。

【技术实现步骤摘要】
含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及医用生物静电纺丝材料
，特别涉及一种含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法及应用。

技术介绍

[0002]静电纺丝技术是制备纳米纤维最常用的方法之一，已经被广泛应用到医药，生物，环境，能源等多个领域。传统静电纺丝技术受到制备方法的限制，在强电场和高速滚筒的双重作用下，只能用于制造伸直状态下的纳米纤维，难以制作具有弯曲形态的纳米纤维，这就阻碍了静电纺丝纳米纤维技术的推广和应用。
[0003]目前，通过单独控制温度参数调节静电纺丝制备效果的报道较少，少数研究立足于降低静电纺丝溶液粘度的目的来提高加工温度。而低温环境增加了溶液粘度一定程度阻碍了静电纺丝加工造成人们潜意识中将低温控制排除在常规静电纺丝制备方法之外，影响了相关研究的进展。
[0004]细胞外基质的拓扑结构对细胞行为产生重要影响，细胞外基质的微观拓扑结构复杂多样，以适应和调节不同的生理微环境。例如，肌腱细胞外基质的胶原纤维存在卷曲结构，以促进组织在拉伸下的非线性硬化，具有卷曲形态的纤维膜比伸直状态的纤维膜能够吸收更多的张力，从而缓冲附着的肌肉或骨骼产生的机械负荷。此外，卷曲结构的类似弹簧的行为可以保护肌肉在收缩时免于撕裂。有研究发现细胞边缘弯曲行为可以促进细胞机械力学强度的积累，促进细胞成骨分化。传统仅具有直线型的静电纺丝纳米纤维表面难以适应于复杂的生命活动需要。因此，改变静电纺丝膜拓扑结构限制，制备具有卷曲形态的纳米纤维材料是目前研究的重点。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法；本专利技术的目的之二在于提供所述方法制备的纳米纤维的静电纺丝膜在促进细胞粘附中的应用；专利技术的目的之三在于提供所述方法制备的纳米纤维的静电纺丝膜在促进干细胞成骨分化中的应用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]1、含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法，包含如下步骤：
[0008](1)称取原料，加入溶剂，搅拌使其完全溶解，制得静电纺丝预制液；
[0009](2)将步骤1制备的静电纺丝预制液进行低温预处理，制得静电纺丝工作液；
[0010](3)将步骤2制备的静电纺丝工作液灌入静电纺丝针管中，装配至静电纺丝机上，保持周期循环低温，安装正极、负极，调节静电纺丝参数，制备静电纺丝纳米纤维膜。
[0011]本专利技术优选的，步骤(1)中，所述原料包括但不限于聚己内酯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乳酸，聚醚砜，壳聚糖，明胶中的一种或者多种，所述原料的分子量为5000～
1000000。
[0012]本专利技术优选的，步骤(2)中，所述低温预处理的温度为
‑
40～10℃，低温预处理的时间为30～60min。
[0013]本专利技术优选的，步骤(3)中，所述周期循环低温的温度为
‑
10～10℃，周期间隔为0～120min。
[0014]2、所述方法制备的含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜在促进细胞粘附中的应用。
[0015]本专利技术优选的，所述细胞为脂肪来源的间充质干细胞hASCs，或骨髓间充质干细胞BMSC，或小鼠胚胎成纤维细胞NIH3T3，或小鼠成纤维细胞L929，或人脐静脉内皮细胞HUVEC。
[0016]3、所述方法制备的含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜在促进干细胞成骨分化中的应用。
[0017]本专利技术优选的，所述干细胞为脂肪来源的间充质干细胞hASCs，或/和骨髓间充质干细胞BMSC。
[0018]本专利技术优选的，所述含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的最佳纤维曲率为0.15～0.5μm
‑1。
[0019]本专利技术优选的，所述静电纺丝膜使用前需经过无菌处理。
[0020]本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开一种含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的低温周期循环制备方法，使用溶剂溶解原料制备静电纺丝液，采用低温预冷却静电纺丝液，并准确控制纺丝环境周期循环温度，通过调整静电纺丝参数，制备出含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜材料，该材料用于细胞培养时，具有促进细胞粘附与诱导间充质干细胞的分化的作用。
[0021]本专利技术首次提出周期循环低温控制静电纺丝的方法，既避免了溶液粘度增加对纺丝的阻碍，又探寻了低温环境对静电纺丝的影响，制备出具有卷曲状结构的静电纺丝膜，弥补了该领域的技术空白。
[0022]与目前现有的静电纺丝技术相比，本专利技术弥补现有静电纺丝设备仅能制备直线型材料的不足，极大的拓宽了静电纺丝技术的适用范围，丰富了模拟细胞外基质的生物医用材料种类，可用于探究材料界面对细胞行为的影响。本专利技术制备的纳米纤维材料具有良好的生物相容性，化学稳定性和可降解性，并且成本低廉，工艺简单可调节，作为新型生物医用材料具有很好的研究和应用前景。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0024]图1为环套式周期循环低温静电纺丝装置示意图；
[0025]图2为静电纺丝膜扫描电子显微镜图(straight：传统伸直状态纳米纤维膜表面形貌；curved：卷曲状态纳米纤维膜表面形貌)；
[0026]图3为纤维曲率统计(straight：传统伸直状态纳米纤维曲率统计；curved：卷曲状态纳米纤维曲率统计)；
[0027]图4为碱性磷酸酶(ALP)测定的间充质干细胞7天成骨分化结果图(A：传统伸直状态纳米纤维膜诱导细胞分化结果；B：卷曲状态纳米纤维膜诱导细胞分化结果)；
[0028]图5细胞粘附铺展图(A：传统伸直状态细胞铺展；B：卷曲状态细胞铺展)；
[0029]图6细胞边缘曲率统计(Straight：传统伸直状态纳米纤维膜黏附的细胞边缘曲率统计；curved：卷曲状态纳米纤维膜黏附的细胞边缘曲率统计)；
[0030]图7细胞顶点数统计(straight：传统伸直状态纳米纤维膜黏附的细胞顶点统计；curved：卷曲状态纳米纤维膜黏附的细胞顶点统计)；
[0031]图8为不同循环温度所得静电纺丝膜培养间充质干细胞七天后的碱性磷酸酶(ALP)表达量；
[0032]图9为不同循环周期所得静电纺丝膜培养间充质干细胞七天后的碱性磷酸酶(ALP)表达量。
[0033]附图标记说明：
[0034]1‑
纺丝液存储注射管；2
‑
静电纺丝液；3
‑
稳定电场铝箔层；4
‑
正极夹；5
‑
纺丝针头；6
‑
静电纺丝膜；7
‑
接收滚筒；8
‑
底座；9
‑
负极；10
‑
温度控制机。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有卷曲状纳米纤维的静电纺丝膜的周期循环低温制备方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)称取原料，加入溶剂，搅拌使其完全溶解，制得静电纺丝预制液；(2)将步骤1制备的静电纺丝预制液进行低温预处理，制得静电纺丝工作液；(3)将步骤2制备的静电纺丝工作液灌入静电纺丝针管中，装配至静电纺丝机上，保持周期循环低温，安装正极、负极，调节静电纺丝参数，制备静电纺丝纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述原料包括但不限于聚己内酯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乳酸，聚醚砜，壳聚糖，明胶中的一种或多种，所述原料的分子量为5000～1000000。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述低温预处理的温度为
‑
40～10℃，低温预处理的时间为30～60min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述周期循环低温为温度5℃～
‑
5℃，循环周期20min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏强，孙骞，
申请(专利权)人：成都微沃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：