一种海藻酸盐纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种海藻酸盐纤维及其制备方法和应用，所述海藻酸盐纤维的制备方法包括如下步骤：将巯基化的海藻酸盐的溶液和含有共轭双键的明胶的溶液混合，得到纺丝原液，将纺丝原液进行纺丝和交联，得到所述海藻酸盐纤维。本发明专利技术所述方法制备的海藻酸盐纤维具有纳米量级的取向拓扑形貌，而纤维直径在微米量级，很好地平衡了纳米

【技术实现步骤摘要】
一种海藻酸盐纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物医学
，尤其涉及一种海藻酸盐纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]海藻酸盐是一种重要的海洋生物材料，尤其是其可以与金属阳离子发生耦合得到快速固化的水凝胶，在生物医用领域具有广泛应用。生物纤维是具有生物活性和功能的纤维材料。现阶段，利用生物材料制备生物纤维主要有静电纺丝和湿法纺丝两种方案。湿法纺丝技术重要的纺丝工艺技术，具体的是将原液从喷丝孔压出形成细流，流体在凝固液中成型为纤维。可以利用湿法纺丝技术制备海藻酸盐纤维或海藻酸盐复合纤维。现有的海藻酸盐纤维或海藻酸盐复合纤维已有广泛报道，其纤维直径在微米量级。静电纺丝是将聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝从而从针头延伸处得到聚合物纤维，其纤维直径在纳米量级。对于海藻酸盐而言，可以利用湿法纺丝或静电纺丝得到不同直径的生物纤维。
[0003]CN109021256A公开了一种杂化交联和预拉伸获得低溶胀高强度水凝胶的制备方法。其公开的制备方法首先将硅酸钠与丙烯酰胺及海藻酸钠一起溶于水，引发丙烯酰胺聚合，经钙离子交联在水凝胶中原位生成硅酸钙纳米粒子。硅酸钙与海藻酸分子链之间通过钙离子交联形成有机
‑
无机杂化结构，这些杂化结构提高了海藻酸盐凝胶网络的稳定性，增强了海藻酸盐网络与聚丙烯酰胺网络之间的“纠缠作用”，分担承载网络变形所转移的应力，提高杂化水凝胶的强度，降低其在生理环境下的溶胀。利用葡萄糖酸
‑
δ
‑
内酯水解释放的氢离子与硅酸钙反应，生成表面含介孔硅胶的硅酸钙。经过预拉伸处理使水凝胶中的纳米粒子和聚合物取向，进一步提高杂化水凝胶的强度。但是其公开的海藻酸盐型水凝胶不涉及取向的设计，无法调节不同直径，获得不同的生理功能。
[0004]CN106913393A公开了一种具有诱导神经再生活性的人工神经支架，其公开的神经支架包含“双层神经导管”、“取向纳米纤维束”、“天然高分子粘合剂”三个部件，是在“取向纳米纤维束”的外面直接制备“双层神经导管”，然后将“天然高分子粘结剂”灌注于“取向纳米纤维束”空隙中制得。“取向纳米纤维束”由双组份纳米纤维膜卷制而成，稀疏排列的纳米纤维束有利于神经细胞长入；神经导管“外层”由疏水性较强的致密纳米纤维膜管构成，可防止结缔组织长入，“内层”由双组份纳米纤维膜管构成，有利于毛细血管的重建；“天然高分子粘合剂”是由天然高分子材料制得的水溶液，可添加干细胞，但是其公开的人工神经支架中涉及的“取向纳米纤维束”难以平衡“纳米量级”和“微米量级”的关系。
[0005]目前，生物纤维具有良好的取向，不同直径的生物纤维在生理功能上具有不同的适用机理。微米量级直径的生物纤维可以帮助细胞增殖而纳米量级的生物纤维具有调控细胞分化行为的作用。但是现有的海藻酸盐基纤维难以平衡上述两者的关系。
[0006]综上所述，开发一种能平衡上述二者关系的海藻酸盐纤维至关重要。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种海藻酸盐纤维及其制备方法和应用，所述方法制备的海藻酸盐纤维能平衡“纳米量级”和“微米量级”的关系，可作为生物医用材料发挥作用。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种海藻酸盐纤维的制备方法，所述海藻酸盐纤维的制备方法包括如下步骤：
[0010]将巯基化的海藻酸盐的溶液和含有共轭双键的明胶的溶液混合，得到纺丝原液，将纺丝原液进行纺丝和交联，得到所述海藻酸盐纤维。
[0011]本专利技术中，将巯基化的海藻酸盐(Alg
‑
SH)和含有共轭双键的明胶(Gel
‑
ene)这两种可以发生化学反应的物质作为纺丝原液。由于Alg
‑
SH的修饰位点在海藻酸盐侧链，不影响海藻酸盐的离子交联作用。因此纺丝原液仍然可以进行湿法纺丝，同时在得到纤维后，可以进行化学交联，得到了所述的海藻酸盐纤维，化学交联共价作用使得该纤维具有更好的力学性能和稳定性。
[0012]本专利技术中，修饰后的海藻酸盐和修饰后的明胶混合溶液与未修饰的海藻酸盐
‑
明胶混合溶液相比，溶液在被挤出时会发生自组装，形成特殊的表面具有取向拓扑结构的纤维。
[0013]本专利技术所述纺丝可以选择湿法纺丝或静电纺丝。
[0014]优选地，所述巯基化的海藻酸盐的制备方法包括如下步骤：
[0015]将海藻酸盐活化处理40min
‑
4h(例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h等)后，添加含有氨基的巯基试剂，巯基试剂中氨基与海藻酸盐中的羧基发生缩合反应，得到所述巯基化的海藻酸盐。
[0016]本专利技术中，所述方法制备的巯基化的海藻酸盐，具有良好的水溶性和更好的生物安全性。
[0017]优选地，所述含有氨基的巯基试剂包括半胱氨酸和/或乙酰半胱氨酸。
[0018]本专利技术所述含有氨基的巯基试剂是氨基酸或氨基酸衍生物，具有更好的生物相容性。
[0019]优选地，所述海藻酸盐在活化处理时还包括活化剂。
[0020]优选地，所述活化剂包括1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺和/或N
‑
羟基琥珀酰亚胺。
[0021]优选地，所述含有共轭双键的明胶的制备方法包括如下步骤：
[0022]将明胶溶液和共轭双键试剂或共轭双键试剂溶液混合，进行反应，得到所述含有共轭双键的明胶。
[0023]本专利技术中，所述方法制备的含有共轭双键的明胶，具有良好的水溶性。
[0024]优选地，所述共轭双键试剂包括甲基丙烯酸酐和/或马来酸酐。
[0025]本专利技术所述共轭双键试剂无需溶于水，反应简单。
[0026]优选地，所述明胶溶液的溶剂包括水。
[0027]优选地，所述共轭双键试剂溶液的溶剂包括丙酮。
[0028]优选地，所述共轭双键试剂与明胶的质量比为1：(1
‑
20)，其中，1
‑
20可以为2、4、6、
8、10、12、14、16、18等。
[0029]优选地，所述反应的温度为25
‑
65℃(例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等)，反应的时间为2
‑
24h(例如4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h等)。
[0030]优选地，所述巯基化的海藻酸盐和含有共轭双键的明胶的质量比为(1
‑
9):3，其中，1
‑
9可以为2、4、6、8等；
[0031]所述纺丝原液中，巯基化的海藻酸盐和含有共轭双键的明胶的总质量浓度为50
‑
400mg/mL，例如60mg/mL、80mg/mL、100mg/mL、120mg/mL、140mg/m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸盐纤维的制备方法，其特征在于，所述海藻酸盐纤维的制备方法包括如下步骤：将巯基化的海藻酸盐的溶液和含有共轭双键的明胶的溶液混合，得到纺丝原液，将纺丝原液进行纺丝和交联，得到所述海藻酸盐纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述巯基化的海藻酸盐的制备方法包括如下步骤：将海藻酸盐活化处理40min
‑
4h后，添加含有氨基的巯基试剂，巯基试剂中氨基与海藻酸盐中的羧基发生缩合反应，得到所述巯基化的海藻酸盐。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有共轭双键的明胶的制备方法包括如下步骤：将明胶溶液和共轭双键试剂或共轭双键试剂溶液混合，进行反应，得到所述含有共轭双键的明胶。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述巯基化的海藻酸盐和含有共轭双键的明胶的质量比为(1
‑
9):3；所述纺丝原液中，巯基化的海藻酸盐和含有共轭双键的明胶的总质量浓度为50
‑
400mg/mL。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建武，陈艳艳，储筠，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：