专利名称：用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的制备方法
技术领域：
本发明属于静电纺丝领域，具体涉及一种用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的制备方法。
背景技术：
组织器官的衰竭、缺损或功能障碍是人类健康面临的主要危害之一，传统的治疗模式“以创伤修复创伤”存在供体来源不足等缺陷，组织工程学的提出提供了一种组织再生的技术手段，促进再生医学的发展。壳聚糖-明胶复合用于细胞外支架材料已有不少报道，Mao J S等[1]通过冷冻干燥致孔法，制备壳聚糖-明胶多孔复合支架，明胶的引入能诱导小鼠成纤维细胞L929细胞进入正常细胞周期，促进细胞增殖，减少细胞的凋亡。夏万尧等[2]用冷冻干燥法制备的壳聚糖-明胶复合物支架种植猪耳软骨细胞，经体外扩增后移植到猪的腹部皮下，16周后软骨形成支架完全降解而无炎症反应，说明多孔壳聚糖-明胶复合物支架是组织工程化软骨的适用支架，以带正电荷的壳聚糖与两性的明胶构筑的壳聚糖-明胶复合材料成为很有应用前途的材料。天然细胞外基质的胶原蛋白纤维尺寸范围为50-500nm[3]，静电纺是纳米材料加工的技术之一，纤维直径从几纳米到几微米[4，5]，能够最大程度地仿生天然细胞外基质的胶原蛋白结构，壳聚糖[6，7，8]和明胶[9，10，11]已成功地静电纺成纳米纤维。但迄今为止，静电纺壳聚糖-明胶共混材料的制备还未见报道，本发明就是对明胶-壳聚糖共混体系静电纺丝制备仿生细胞外基质纤维支架。参考文献如下[11]Mao J S，Cui Y L，Wang X H，et al.A preliminary study on chitosanand gelation polyelectrolyte complex cytocompatibility by cell cycle andapoptosis analysis.Biomaterials.2004；253973-3981[2]夏万尧，刘伟，崔磊等.壳聚糖-明胶多孔复合支架构建自体组织工程化软骨组织的实验研究.中华医学杂志.2003；83(7)577-579[3]Min B M，You Y，Kim J M，et al.Formation of nanostructuredpoly(lactic-co-glycolic acid)/chitin matrix and its cellular response tonormal human keratinocytes and fibroblasts.Carbohydrate Polymers2004；57285-292 Huang Z M，Zhang Y Z，kotakic M，et al.A review on polymer nanofibersby electrospinning and their applications in nanocomposites.CompositesScience and Technology 2003；632223-2253[5]Subbiah T，Bhat G S，Tock R W，et al.Electrospinning of Nanofibers.Journal of Applied Polymer Science.2005；96557-569[6]Mina B M，Leeb S W，Limb J N，et al.Chitin and chitosan nanofiberselectrospinning of chitin and deacetylation of chitin nanofibers.Polymer2004；457137-7142[7]K Ohkawa，D Cha，H Kim，et al.Electrospinning of Chitosan.Macromol.Rapid Commun.2004；251600-1605[8]Xinying Geng，Oh-Hyeong Kwon，Jinho Jang.Electrospinning of chitosandissolved in concentrated acetic acid solution.Biomaterials 2005；265427-5432[9]Z M.Huang，Y Z.Zhang，S Ramakrishna，et al.Electrospinning andmechanical characterization of gelatin nanofibers.Polymer.2004；455361-5368[10]C S.Ki，D H.Baek，K D.Gang，et al.Characterization of gelatinnanofiber prepared from gelatin-formic acid solution.Polymer.2005；465094-5102[11]M Y.Li，J Mondrinos，M R，Gandhi，et al.Electrospun protein fibersas matrices for tissue engineering.Biomaterials.2005；265999-6008发明内容本发明的制备方法包括如下步骤(1)制备壳聚糖溶液将壳聚糖溶于六氟异丙醇(HFIP)和三氟乙酸(TFA)的混合溶剂，HFIP/TFA体积比为8/2，微热搅拌至透明，得到浓度为4-10％(克/毫升)的壳聚糖溶液；(2)制备明胶溶液将明胶溶于六氟异丙醇，微热搅拌至完全溶解，得到浓度为4-10％(克/毫升)的明胶溶液；(3)制备明胶和壳聚糖混合溶液将壳聚糖溶液和明胶溶液以等体积混合，得到总浓度为4％-10％(克/毫升)的明胶和壳聚糖共混溶液。
通过静电纺的方法可以制备明胶/壳聚糖复合纳米纤维膜。
以上方法采用分别配置壳聚糖和明胶溶液，待完全溶解后，各取等体积溶液混合，搅拌均匀后静置十分钟，然后进行纺丝，壳聚糖溶液和明胶混合溶液的静电纺丝工艺参数电压12-40千伏；电场距离60-200毫米；纺丝速率，0.1-1毫升/小时。
本发明是静电纺制备明胶/壳聚糖共混纳米纤维非织造材料，以带正电荷的壳聚糖与两性的明胶构筑的壳聚糖-明胶复合材料成为很有应用前途的材料，可作为仿生细胞外基质材料。
图1为明胶/壳聚糖共混静电纺丝的扫描电镜照片图2为胶/壳聚糖共混静电纺丝的成膜照片具体实施方式
实例一用电子分析天平称取0.12克壳聚糖(脱乙酰85％)溶于2毫升六氟异丙醇和三氟乙酸(体积比为8/2)混合溶剂中，得到浓度为6％(克/毫升)的壳聚糖溶液称取0.12克明胶溶于2毫升六氟异丙醇中得到浓度为6％(克/毫升)的明胶溶液；常温下磁力搅拌待完全溶解后，取等体积混合并搅拌得到总浓度为6％的壳聚糖/明胶共混溶液，静置十分钟后静电纺共混溶液，电压为24kv，注射泵推进速度为0.6ml/h，，接收距离为13cm，选用7号针头，铝箔接收或粗棉基布接收，得到静电纺明胶/壳聚糖共混纳米纤维平均直径为101nm的无纺布基质。
实例二用电子分析天平称取0.16克壳聚糖(脱乙酰85％)溶于2毫升六氟异丙醇和三氟乙酸(体积比为8/2)混合溶剂中，得到浓度为8％(克/毫升)的壳聚糖溶液；称取0.16克明胶溶于2毫升六氟异丙醇中得到浓度为8％(克/毫升)的明胶溶液；常温下磁力搅拌待完全溶解后，取等体积混合并搅拌得到总浓度为8％的壳聚糖/明胶共混溶液，静置十分钟后静电纺共混溶液，电压为24kv，注射泵推进速度为0.6ml/h，，接收距离为13cm，选用7号针头，铝箔接收或粗棉基布接收，得到静电纺明胶/壳聚糖共混纳米纤维平均直径为245nm的无纺布基质。
实例三用电子分析天平称取0.20克壳聚糖(脱乙酰85％)溶于2毫升六氟异丙醇和三氟乙酸(体积比为8/2)混合溶剂中，得到浓度为10％(克/毫升)的壳聚糖溶液；称取0.20克明胶溶于2毫升六氟异丙醇中得到浓度为10％(克/毫升)的明胶溶液；常温下磁力搅拌待完全溶解后，取等体积混合并搅拌得到总浓度为10％的壳聚糖/明胶共混溶液，静置十分钟后静电纺共混溶液，电压为24kv，注射泵推进速度为0.6ml/h，，接收距离为13cm，选用7号针头，铝箔接收或粗棉基布接收，得到静电纺明胶/壳聚糖共混纳米纤维平均直径为335nm的无纺布基质。
实例四用电子分析天平称取0.08克壳聚糖(脱乙酰85％)溶于2毫升六氟异丙醇和三氟乙酸(体积比为8/2)混合溶剂中，得到浓度为4％(克/毫升)的壳聚糖溶液；称取0.24克明胶溶于2毫升六氟异丙醇中得到浓度为12％(克/毫升)的明胶溶液；常温下磁力搅拌待完全溶解后，取等体积混合并搅拌得到总浓度为8％的壳聚糖/胶原蛋白共混溶液，静置十分钟后静电纺共混溶液，电压为24kv，注射泵推进速度为0.6ml/h，，接收距离为13cm，选用7号针头，铝箔接收或粗棉基布接收，得到静电纺明胶/壳聚糖共混纳米纤维平均直径为112nm的无纺布基质。
权利要求
1.一种用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的静电纺制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)制备壳聚糖溶液将壳聚糖溶于六氟异丙醇(HFIP)和三氟乙酸(TFA)的混合溶剂；微热搅拌至透明，得到浓度为4-10％克/毫升的壳聚糖溶液；(2)制备明胶溶液将明胶溶于六氟异丙醇，微热搅拌至完全溶解，得到浓度为4-10％克/毫升的明胶溶液；(3)制备明胶和壳聚糖混合溶液将壳聚糖溶液和明胶溶液以等体积混合，得到总浓度为4％-10％克/毫升的明胶和壳聚糖共混溶液。
2.如权利要求1所述的一种用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的制备方法，其特征在于六氟异丙醇∶三氟乙酸体积比为9∶1。
3.如权利要求1所述的一种用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的制备方法，其特征在于明胶和壳聚糖共混溶液的总浓度是6％、8％或10％。
4.如权利要求1所述的一种用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的静电纺制备方法，其特征在于通过静电纺的方法制备明胶/壳聚糖复合纳米纤维膜。
全文摘要
本发明涉及一种用于仿生细胞外基质纤维支架的明胶/壳聚糖共混的制备方法。包括步骤(1)将壳聚糖溶于六氟异丙醇(HFIP)和三氟乙酸(TFA)的混合溶剂，得到浓度为4－10％(克/毫升)的壳聚糖溶液；(2)将明胶溶于六氟异丙醇，得到浓度为4－10％(克/毫升)的明胶溶液；(3)将壳聚糖溶液和明胶溶液以等体积混合，得到总浓度为4％－10％(克/毫升)的明胶和壳聚糖共混溶液；通过静电纺的方法可以制备明胶/壳聚糖复合纳米纤维膜。
文档编号A61L27/00GK1952227SQ200610116990
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月11日 优先权日2006年10月11日
发明者莫秀梅, 钱永芳 申请人:东华大学