复合屏障膜及其制备方法与流程

本发明涉及医用材料领域，尤其涉及一种复合屏障膜及其制备方法。
背景技术：
：丝素蛋白(sf)是从蚕丝中提取的天然高分子材料。在我国来源丰富，且有良好的生物相容性，可生物降解，透氧透水性好，是骨和牙周再生的备选材料。聚-l-丙交酯-ε-己内酯又称聚(左旋乳酸-己内酯)(plcl)是plla(聚乳酸)和pcl(聚己内酯)以质量比1:1混合而成，兼具两者优势，可控的降解速率，灵活性好，抗拉强度好，生物相容性好。静电纺丝法作为膜材料的制备方法，可高度模拟细胞外基质(ecm)，制备的膜材料具有较高比表面积和超高孔隙率以及孔道的互相连通性，能够保证营养物质和废弃物的传递，并为细胞黏附、分化、增殖提供了良好的微环境。现有的屏障膜有许多不足，机械性能低，降解速率不可控等。天然聚合物通常缺乏足够的机械强度和降解曲线，然而合成聚合物生物活性差。培养有足够机械强度的，可预测降解速率，模仿与天然细胞外基质(ecm)相类似的结构的膜依然是问题。混纺两种或更多聚合物来弥补他们各自缺陷，表现出更好的协同作用。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种复合屏障膜及其制备方法，其生物相容性良好、可生物降解、足够稳定、空间保持性好、力学性能优良。本发明的第一个目的是提供一种复合屏障膜，包括内层膜和外层膜，内层膜为第一静电纺丝膜，外层膜包括流延膜和第二静电纺丝膜，且流延膜复合于第二静电纺丝膜外部，第一静电纺丝膜或第二静电纺丝膜的材质分别独立地选自丝素蛋白(sf)和/或生物相容性聚合物，流延膜的材质为丝素蛋白。进一步地，复合屏障膜的厚度为0.35-0.74mm，拉伸断裂强度为2.2-22mpa。进一步地，内层膜和外层膜的厚度比为0.18-0.22。进一步地，第一静电纺丝膜或第二静电纺丝膜包括丝素蛋白和生物相容性聚合物时，丝素蛋白和生物相容性聚合物的质量比为0.1:100-100:0.1。优选地，丝素蛋白和生物相容性聚合物的质量比为25:75-75:25。优选地，第一静电纺丝膜或第二静电纺丝膜分别独立地选自纯丝素蛋白膜、纯生物相容性聚合物或丝素蛋白和生物相容性聚合物混纺膜(丝素蛋白和生物相容性聚合物的质量比为25:75、50:50、75:25)。进一步地，流延膜和第二静电纺丝膜的厚度比为1:4-1:9。进一步地，生物相容性聚合物为聚(左旋乳酸-己内酯)(plcl)、聚己内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚乳酸/聚乙醇酸共聚物(plga)、聚乙二醇(peg)或壳聚糖。优选地，生物相容性聚合物为plcl。plcl为聚左旋乳酸和聚己内酯以1:99、30:70、50:50的质量比聚合成的聚合物，分子量为15000-85000。本发明的复合屏障膜，为外层膜和内层膜复合膜，第一或第二静电纺丝膜中包括sf和/或生物相容性聚合物，丝素蛋白(sf)是一种从蚕中提取的天然蛋白质，生物相容性好，透氧透水性好，可生物降解，是骨和牙周再生中的备选材料。此外，sf有足够的强度，可提供足够稳定，空间保持性好，防止膜崩塌，且sf膜的湿拉伸强度优越，骨形成好。生物相容性聚合物降解速率可控，弹性及力学性能可调，抗拉强度好。且该复合屏障膜为多孔结构，可高度模拟细胞外基质(ecm)，制备的膜材料具有较高比表面积和超高孔隙率以及孔道的互相连通性，能够保证营养物质和废弃物的传递，并为细胞黏附、分化、增殖提供了良好的微环境。作为外层膜，起到支撑作用，防止膜坍塌。外层膜为流延膜包裹的第二静电纺丝膜，流延膜具有致密性，防止上皮组织、结缔组织转移到缺陷部位。且外层膜中的第二静电纺丝膜随流延膜的降解依然起到支撑作用。本发明的复合屏障膜的双层膜起双重支撑作用，支撑性能好，防止膜坍塌，可随体内降解依然保持良好的机械性能，可用于引导组织再生(gtr)，并可在静电纺丝膜中负载药物，随着药物缓释起到促进骨再生(gbr)的作用。本发明的第二个目的是提供一种上述复合屏障膜的制备方法，包括以下步骤：(1)分别提供第一静电纺丝膜和第二静电纺丝膜，所述第一静电纺丝膜和第二静电纺丝膜分别通过第一静电纺丝溶液和第二静电纺丝溶液在电压10-30kv，接收距离10-18cm，流速0.5-2ml/h条件下进行静电纺丝后得到，所述第一静电纺丝溶液或第二静电纺丝溶液中包括脱胶后的丝素蛋白和/或所述生物相容性聚合物以及有机溶剂；所述第一静电纺丝溶液或第二静电纺丝溶液的浓度为4％-12％；；(2)将第二静电纺丝膜置于处理液中，采用流延法使处理液成膜，得到外层膜，外层膜为流延膜包裹的静电纺丝膜，其中，处理液为丝素蛋白水溶液；(3)将第一静电纺丝膜作为内层膜，将内层膜与外层膜复合，得到复合屏障膜。进一步地，脱胶后的丝素蛋白的制备方法包括以下步骤：将蚕丝在碱性溶液中煮沸，烘干后用溴化锂溶液浸泡4-6h，透析除去分子量3500da以下的分子，离心、干燥后得到脱胶后的丝素蛋白。进一步地，在步骤(1)中，有机溶剂为六氟异丙醇(hfip)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、四氯乙烯和三氯甲烷中的一种或几种。进一步地，在步骤(1)中，静电纺丝溶液中同时含有丝素蛋白和生物相容性聚合物时，丝素蛋白和生物相容性聚合物的质量比为0.1:100-100:0.1。静电纺丝法可通过调节纺丝参数、溶液浓度、材料配比等，有效地调节所制备静电纺丝膜的结构和性能。进一步地，在步骤(2)中，丝素蛋白水溶液的浓度为8％-15％；生物相容性聚合物溶液浓度为2％-10％；丝素蛋白和生物相容性聚合物混合液的浓度为4％-12％。进一步地，生物相容性聚合物为聚(左旋乳酸-己内酯)(plcl)、聚己内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚乳酸/聚乙醇酸共聚物(plga)、聚乙二醇(peg)或壳聚糖。优选地，生物相容性聚合物为plcl。进一步地，复合屏障膜的厚度为0.35-0.74mm，拉伸断裂强度为2.2-22mpa。进一步地，在步骤(3)中，采用下述方法复合。(1)用生物胶粘合剂直接粘合内层膜和外层膜，如海藻生物胶、羊皮胶、骨胶和糊精，制得复合屏障膜；(2)在外层膜流延法未变干前，将静电纺丝膜置于其上，直接粘合成复合屏障膜；(3)将外层膜置于静电纺丝接收装置上，直接制得复合屏障膜。除非特别指明，本发明的浓度均指的是质量浓度，为溶质的质量占溶液总重的比例。借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明的复合屏障膜中由静电纺丝膜和包括流延膜的外层膜复合，所形成的复合膜形态稳定，空间保持性好，具有优良的干态、湿态力学性能。复合屏障膜的双层膜的制备工艺比较简单，工艺流程短，易于实现批量化生产，并且可以通过调节各物质的比例、浓度等条件，实现对单层膜的控制。本发明的复合屏障膜具有极好的机械性能，强度高，弹性好。本发明的复合屏障膜中，随着外层膜中丝素蛋白的降解，复合屏障膜依旧可保持较高的力学性能，在药物递送、组织工程等生物医药领域具有潜在的应用价值。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本发明复合屏障膜的结构示意图；图2是本发明的一种丝素/plcl内层膜的扫描电镜图；图3是本发明的一种丝素/plcl复合屏障膜的图像；附图标记说明：1-内层膜；2-流延膜；3-外层膜；4-第二静电纺丝膜。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例1参见图1，本发明的一种复合屏障膜，包括内层膜1和外层膜3，内层膜为第一静电纺丝膜，外层膜3包括流延膜2和第二静电纺丝膜4，且流延膜2包裹于第二静电纺丝膜4外部，第一静电纺丝膜或第二静电纺丝膜4分别可由丝素蛋白(sf)和/或生物相容性聚合物通过静电纺丝法制得，流延膜2由丝素蛋白溶液通过流延法制得。生物相容性聚合物优选为plcl。实施例2(1)制备脱胶丝素蛋白：将2l去离子水加热至沸腾，加入4.24g无水碳酸钠粉末，待其完全溶解后，将预先用精密天平称取的5g家蚕丝放入其中，边煮边搅拌30min。随后取出丝并用去离子水清洗干净，放置于60℃的烘箱中烘干得到纯丝素纤维。将烘干的丝素纤维用浓度为9.3mol/l的溴化锂溶液在60℃下溶解约4-6h，浴比2.7:10。冷却后装入透析袋(截留分子量3500)中密封，去离子水中透析72h，再用离心机在9000r/min的转速下离心20min，重复两次。为了便于放置和使用，将得到的丝素蛋白溶液在常温下成膜，放置于4℃冰箱中备用。(2)制备纺丝溶液：室温下，配置10％质量浓度的纺丝溶液，溶质plcl。纺丝溶液的制备方法如下：用精密天平准确称取1.4gplcl，溶解在12.6g的六氟异丙醇中，充分搅拌使其混合均匀，直至纺丝溶液中无可见颗粒状物，最终获得浓度为10％的纺丝溶液。(3)静电纺丝膜的制备：室温下，将上述制备的纺丝溶液在电压20kv，接收距离15cm，流速2ml/h下进行静电纺丝，得到单层的静电纺丝膜，将其分别作为第一静电纺丝膜和第二静电纺丝膜。(4)外层膜的制备：将第二静电纺丝膜放置于浓度为11.3％的sf水溶液中，用流延法使sf形成流延膜，得到流延膜包裹的静电纺丝膜，即为外层膜。(5)将步骤(3)制得的第一静电纺丝膜作为内层膜，将内层膜与步骤(4)制得的外层膜复合，得到丝素/plcl复合屏障膜。内层膜与外层膜可采用下述方法复合：(1)用生物胶粘合剂直接粘合内层膜和外层膜，如海藻生物胶、羊皮胶、骨胶和糊精，制得复合屏障膜。(2)在外层膜流延法未变干前，将静电纺丝膜置于其上，直接粘合成复合屏障膜。(3)将外层膜置于静电纺丝接收装置上，直接制得复合屏障膜。对上述单层静电纺丝膜进行sem测试，对上述内层膜进行sem测试，另外对复合屏障膜进行观察，结果如图2-3所示，图2结果表明内层静电纺丝膜微观下，纤维粗细均匀，形貌良好；图3表明外层膜有良好的支撑作用，粘合紧密，阻止上皮组织、结缔组织转移至缺损部位；复合屏障膜起双重支撑作用，可防止膜坍塌，可随体内降解，静电纺丝膜依然维持较好的力学性能。实施例3按照实施例2的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，溶质为脱胶后的sf和plcl，纺丝溶液中sf:plcl的质量比为25:75。纺丝溶液的制备方法如下：用精密天平准确称取0.35gsf，1.05gplcl，溶解在12.6g的六氟异丙醇中，充分搅拌使其混合均匀，直至纺丝溶液中无可见颗粒状物。实施例4按照实施例3的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，纺丝溶液中sf:plcl的质量比为50:50。纺丝溶液的制备方法如下：用精密天平准确称取0.7gsf，0.7gplcl，溶解在12.6g的六氟异丙醇中，充分搅拌使其混合均匀，直至纺丝溶液中无可见颗粒状物。实施例5按照实施例3的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，纺丝溶液中sf:plcl的质量比为75:25。纺丝溶液的制备方法如下：用精密天平准确称取1.05gsf，0.35gplcl，溶解在12.6g的六氟异丙醇中，充分搅拌使其混合均匀，直至纺丝溶液中无可见颗粒状物。实施例6按照实施例2的方法制备复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，纺丝溶液中除溶剂外，只含有sf。纺丝溶液的制备方法如下：用精密天平准确称取1.4gsf，溶解在12.6g的六氟异丙醇中，充分搅拌使其混合均匀，直至纺丝溶液中无可见颗粒状物。表1是以上实施例1-6制备的不同内层膜的力学性能的测试结果。结果表明，本发明的内层膜具有良好的力学性能。表1不同内层膜的力学性能的测试结果质量比(sf:plcl)拉伸断裂强度(mpa)断裂伸长率(％)0/1003.8±0.6661.4±44.7925/754.5±0.4366.7±42.4850/504.6±0.3285.3±13.1975/257.0±0.831.5±22.15100/012.3±4.25.9±1.00按照实施例2的方法制备不同的复合屏障膜，并且在制备过程中，按照实施例2步骤(3)的方法分别制备第一静电纺丝膜和第二静电纺丝膜，其中，第一静电纺丝膜中sf和plcl的质量比为25:75，改变第二静电纺丝膜中sf和plcl的质量比(依次为0:100、25:75、50:50、75:25、100:0)，对其进行力学性能测试，结果如表2所示。表2不同复合屏障膜的力学性能的部分测试结果实施例7按照实施例2的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，纺丝电压为10kv，接收距离10cm，流速0.5ml/h。实施例8按照实施例2的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，纺丝电压为30kv，接收距离18cm，流速1.0ml/h。实施例9按照实施例2的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，纺丝电压为25kv，接收距离12cm，流速1.5ml/h。实施例10按照实施例2的方法制备丝素/plcl复合屏障膜，不同之处在于，在步骤(2)中，溶剂为dmf。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。当前第1页12