专利名称：聚α－羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚α-羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料及其制备方法，属于组织修复材料技术。
背景技术：
组织修复材料的原料包括天然材料和合成生物降解性聚合物材料两大类。与天然大分子相比，生物降解性脂肪族聚α-羟基酸酯如聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)及其共聚物(PLGA)的力学性能优良，但缺少细胞亲和性；而壳聚糖为天然多糖，细胞亲和性好。用静电纺丝的方法，由这些聚合物可以制备直径为50nm～500nm的超细纤维，并可直接形成超细纤维无纺膜，与细胞外基质中胶原和糖胺聚糖的尺度相当，适于皮肤和软骨等组织的重建。
区别于传统纺丝，静电纺丝是借助于外加电场作用下的纺丝过程。在高压电场作用下，受静电排斥力、库仑力和本身表面张力的共同作用，从毛细管顶端喷射出来的聚合物细流沿不稳定的螺旋轨迹曲线运动，在几十毫秒内被牵伸千万倍，从而形成超细纤维(Reneker DH，Yarin AL，Fong H，et al.Bending instability of electrically charged liquid jets ofpolymer solutions in electrospinning.J Appl Phys 2000，87(9)4531)。超细纤维被直接收集在接收屏上，形成无纺超细纤维膜。利用此方法可以制备直径为50nm～500nm的超细纤维膜材料。
Zong等的研究工作表明，利用静电纺丝制备的生物降解性聚α-羟基酸酯超细纤维膜，可用作细胞储藏和释放的载体(Zong XH，Chu B，Fang DF，et al.Cell storage anddelivery system.US Patent 2003 054035)。Luu等将DNA合并入PLGA溶液进行静电纺丝，形成了纳米纤维结构的DNA转载支架(Luu YK，Kim K，Hsiao BS el al.Development ofa nanostructured DNA delivery scaffold via electrospinning of PLGA and PLA-PEG blockcopolymer.J Control Release 2003，89(2)341)。Li等用静电纺丝制备了PLGA无纺纤维网，从孔隙率、力学性能以及对细胞的粘附等方面指出它可以满足组织工程支架的基本要求(Li WJ，Laurencin CT，Caterson EJ et al.Electrospun nanofirous structurea novel scaffoldfor tissue engineering.J Biomed Mater Res 2002，60(4)613)。
现有的超细纤维修复膜材料，未见到天然与合成聚合物共同静电纺丝形成的杂化超细纤维膜的研究报道或发明专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚α-羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料及其制备方法，该膜材料作为人工皮肤和人工软骨材料具有抗张强度较好、降解速度可调控、细胞亲和性好的优点，其制备方法过程简单。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的一种聚α-羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料，其特征在于，该膜是由PLA或PLGA的聚α-羟基酸酯的直径为50nm～500nm纤维，和质量百分比为10～90％壳聚糖及聚乙烯醇或聚氧化乙烯的直径为50nm～500nm的纤维汇集形成厚度为10μm～50μm的薄膜，膜中的聚α-羟基酸酯质量百分比为50～98％，壳聚糖质量百分比为1～40％，聚乙烯醇或聚氧化乙烯质量百分比为1～40％。
上述的杂化膜材料的制备方法，其特征在于包括以下过程将粘均相对分子质量(Mη)为5万～20万的PLA或PLGA溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中配成浓度为20～25％的聚α-羟基酸酯纺丝溶液；将粘Mη为5万～100万的壳聚糖溶于1％～5％的乙酸水溶液中，并按壳聚糖/第二组分质量比为10/90～90/10向溶液中加入聚乙烯醇(PVA)或聚氧化乙烯(PEO)，配成4～8％的壳聚糖纺丝溶液。将上述两种纺丝溶液分别注入到多道静电纺丝装置中，在电压为5kV～30kV、溶液流量为0.1mL/h～0.5mL/h、接收距离为5cm～25cm的条件下使它们分道同时静电纺丝和汇集成膜。
本发明的优点在于，超细纤维杂化膜材料具有抗张强度好、降解速度可调控、细胞亲和性好的优点，其制备方法过程简单。
具体实施例方式实施例1取Mη为5万的d，l-PLA 2.2g，室温下溶于10mL DMF中，并加入1％三乙基苯氯化铵配成纺丝溶液。取Mη为20万的壳聚糖0.6g，并取聚合度为1750±50、醇解度为98％的PVA 0.6g，分别在磁力搅拌下于室温溶于10mL 2％稀乙酸中，然后两者混合形成20mL另一种纺丝溶液。分别向带有内径为0.8mm平口针头的两个50mL注射器中注入以上两种纺丝溶液，将注射器固定在双道微量注射泵上，在距离针头10cm处垂直放置接地的金属接收屏。将针头与10kV高压直流电源相连，设定溶液流量均为0.1mL/h进行静电纺丝，经72h后在接收屏上收集到直径为100nm～300nm的超细纤维杂化膜，其中壳聚糖含量为10％～20％。
实施例2取Mη为5万的d，l-PLA 2.2g，室温下溶于10mL DMF中配成纺丝溶液。取Mη为65万的壳聚糖0.6g，并取Mη为230万的PEO 0.6g，在磁力搅拌下于室温溶于20mL 2％稀乙酸中，得到另一种纺丝溶液。同样使用双道静电纺丝装置，向带有内径为0.8mm平口针头的两个50mL注射器中分别注入以上两种纺丝溶液，在接收距离为15cm、电压为15kV、溶液流量为0.1mL/h条件下进行静电纺丝，72h后在接收屏上收集到直径为100nm～500nm的超细纤维杂化膜，其中壳聚糖含量为1％～20％。
实施例3取Mη为5万的PLGA75/25 2.2g，室温下溶于10mL DMF中，并加入1％三乙基苯氯化铵配成纺丝溶液。取Mη为20万的壳聚糖0.6g，并取聚合度为1750±50、醇解度为98％的PVA 0.6g，分别在磁力搅拌下于室温溶于10mL 2％稀乙酸中，然后两者混合形成20mL另一种纺丝溶液。分别向带有内径为0.8mm平口针头的两个50mL注射器中注入以上两种纺丝溶液，将注射器固定在双道微量注射泵上，在距离针头10cm处垂直放置接地的金属接收屏。将针头与10kV高压直流电源相连，设定溶液流量均为0.1mL/h进行静电纺丝，经72h后在接收屏上收集到直径为100nm～300nm的超细纤维杂化膜，其中壳聚糖含量为10％～20％。
实施例4取Mη为5万的PLGA75/25 2.2g，室温下溶于10mL DMF中配成纺丝溶液。取Mη为65万的壳聚糖0.6g，并取Mη为230万的PEO 0.6g，在磁力搅拌下于室温溶于20mL2％稀乙酸中，得到另一种纺丝溶液。同样使用双道静电纺丝装置，向带有内径为0.8mm平口针头的两个50mL注射器中分别注入以上两种纺丝溶液，在接收距离为15cm、电压为15kV、溶液流量为0.1mL/h条件下进行静电纺丝，72h后在接收屏上收集到直径为100nm～500nm的超细纤维杂化膜，其中壳聚糖含量为1％～20％。
权利要求
1.一种聚α-羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料，其特征在于该膜是由PLA或PLGA的聚α-羟基酸酯的直径为50nm～500nm纤维，和质量百分比为10～90％壳聚糖及聚乙烯醇或聚氧化乙烯的直径为50nm～500nm的纤维汇集形成厚度为10μm～50μm的薄膜，膜中聚α-羟基酸酯质量百分比为50～98％，壳聚糖质量百分比为1～40％，聚乙烯醇或聚氧化乙烯质量百分比为1～10％。
2.一种按权利要求1所述聚α-羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料的制备方法，其特征在于包括以下过程将粘均相对分子质量Mη为5万～20万的PLA或PLGA溶于N，N-二甲基甲酰胺DMF中配成浓度为20～25％的聚α-羟基酸酯纺丝溶液；将粘Mη为5万～100万的壳聚糖溶于1％～5％的乙酸水溶液中，并按壳聚糖/第二组分质量比为10/90～90/10向溶液中加入聚乙烯醇PVA或聚氧化乙烯PEO，配成4～8％的壳聚糖纺丝溶，将上述两种纺丝溶液分别注入到多道静电纺丝装置中，在电压为5kV～30kV、溶液流量为0.1mL/h～0.5mL/h、接收距离为5cm～25cm的条件下分道同时静电纺丝和汇集成膜。
全文摘要
本发明公开了一种聚α－羟基酸酯/壳聚糖超细纤维杂化膜材料及其制备方法，属于组织修复材料技术。该膜是由聚α－羟基酸酯的直径为50nm～500nm纤维，和质量百分比为10～90％壳聚糖及聚乙烯醇或聚氧化乙烯的直径为50nm～500nm的纤维汇集形成厚度为10μm～50μm的薄膜。其制备过程为，将PLA或PLGA溶于N，N－二甲基甲酰胺中配成浓度为20～25％的聚α－羟基酸酯纺丝溶液；将壳聚糖溶于乙酸水溶液中，再向溶液中加入聚乙烯醇或聚氧化乙烯，配成浓度为4～8％的壳聚糖纺丝溶液；将上述两种纺丝溶液分别注入到多道静电纺丝装置中，在电压为5kV～30kV、溶液流量为0.1mL/h～0.5mL/h、接收距离为5cm～25cm的条件下分道同时静电纺丝和汇集成膜。本发明的膜具有吸水量大、降解速度可调控、细胞亲和性好的优点。
文档编号A61L27/20GK1569255SQ20041001923
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月12日 优先权日2004年5月12日
发明者袁晓燕, 姚康德, 董存海, 段斌, 张园园 申请人:天津大学