海藻酸钙纳米纤维及制备方法和应用、载药海藻酸钙纳米纤维及制备方法与流程

本发明涉及纳米纤维技术领域，尤其是涉及一种海藻酸钙纳米纤维及制备方法和应用、载药海藻酸钙纳米纤维及制备方法。

背景技术：

随着科技的发展进步，在医学的生物方面有着巨大飞跃的进步和突破，世界各地的科学家都在争相研发生物类的医用材料，可见生物医用材料已是一大研究热点。其中，高分子生物医用材料在生物医学的领域中得到了很好的应用，是最为普遍的应用材料之一。

近几年来，天然高分子生物医用材料更是成为了生物医用高分子材料研究和开发的重点，特别是以海藻酸盐为代表海洋生物医用材料由于其资源丰富，且生物安全性良好，被生物界广泛关注，尤其是以海藻酸钙为原料制备的医用敷料具有良好的凝胶阻塞和止血作用，有助于创口止血和促进止血因子生长。但是传统的海藻酸钙纤维采用湿法纺丝制得，导致纤维表面存在一些沟槽，降低了纤维的强度，限制了其应用范围。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种海藻酸钙纳米纤维的制备方法，以缓解现有的海藻酸钙纳米纤维通过湿法纺丝制得，表面存在沟槽，导致强度下降，限制了其应用范围的技术问题。

本发明提供的海藻酸钙纳米纤维的制备方法，采用微流控纺丝制备得到。

进一步的，包括如下步骤：

(a)将海藻酸钠溶液通过第一通道输送至出丝通道；

(b)将氯化钙溶液从第二通道输送至出丝通道，使得海藻酸钙溶液和氯化钙溶液在出丝通道混合并发生钙离子交换反应，生成海藻酸钙溶液；

(c)将海藻酸钙溶液从纺丝通道挤出，得到海藻酸钙纳米纤维。

进一步的，在步骤(a)中，海藻酸钠溶液的流速为0.5-1.5ml/h，优选为1ml/h；

和/或，在步骤(b)中，氯化钙溶液的流速为40-120ml/h，优选为50ml/h。

进一步的，海藻酸钠溶液的质量浓度为2.5-6％，优选为4％；

和/或，氯化钙溶液的质量浓度为1-3％，优选为2％。

进一步的，所述海藻酸钠溶液和/或所述氯化钙溶液采用气压动力推动。

本发明的目的之二在于提供一种海藻酸钙纳米纤维，其采用本发明提供的海藻酸钙纳米纤维的制备方法制备得到。

本发明的目的之三在于提供本发明提供的海藻酸钙纳米纤维在药物载体或医用敷料中的应用。

本发明的目的之四在于提供一种载药海藻酸钙纳米纤维，包括海藻酸钙纳米纤维和药物，药物负载于海藻酸钙纳米纤维上。

本发明的目的之五在于提供上述载药海藻酸钙纳米纤维的制备方法，采用微流控纺丝制备得到；

优选地，包括如下步骤：

(a)将药物溶解于海藻酸溶液中，得到药物和海藻酸钠的混合溶液；

(b)将药物和海藻酸钠的混合溶液通过第一通道输送至出丝通道；

(c)将氯化钙溶液通过第二通道输送至出丝通道；

(d)药物和海藻酸钠的混合溶液和氯化钙溶液在出丝通道混合，发生钙离子交换，得到负载有药物的海藻酸钙溶液；

(e)负载有药物的海藻酸钙溶液从纺丝通道挤出，得到载药海藻酸钙纳米纤维。

进一步的，在步骤(b)中，药物和海藻酸钠的混合溶液的流速为0.5-1.5ml/h，优选为1ml/h；

和/或，在步骤(c)中，氯化钙溶液的流速为40-120ml/h，优选为50ml/h；

和/或，药物和海藻酸钠的混合溶液中，海藻酸钙的质量浓度为2.5-6％，优选为4％；

和/或，氯化钙溶液的质量浓度为1-3％，优选为2％。

本发明提供的海藻酸钙纳米纤维通过微流控纺丝制备得到，工艺简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力，且制备得到的海藻酸钙纳米纤维表面平滑，无沟槽，保证了纳米纤维的强度，扩大了海藻酸钙纳米纤维的应用范围。

本发明提供的海藻酸钙纳米纤维表面平滑，无沟槽，强度得到有效保证，扩大了应用范围。

本发明提供的载药海藻酸钙纳米纤维通过将药物负载于海藻酸钙纳米纤维上，能够有效降低药物的释放速度，延长药物的释放时间，提高药物的疗效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图2为本发明实施例2提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图3为本发明实施例3提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图4为本发明实施例4提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图5为本发明实施例5提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图6为本发明实施例6提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图7为本发明实施例7提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图8为本发明实施例8提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图；

图9为本发明实施例9提供的海藻酸钙纳米纤维的sem图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种海藻酸钙纳米纤维的制备方法，采用微流控纺丝制备得到。

本发明提供的海藻酸钙纳米纤维通过微流控纺丝制备得到，工艺简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力，且制备得到的海藻酸钙纳米纤维表面平滑，无沟槽，保证了纳米纤维的强度，扩大了海藻酸钙纳米纤维的应用范围。

在本发明的一种优选实施方式中，采用双通道微流控芯片制备海藻酸钙纳米纤维。

双通道微流控芯片包括第一通道、第二通道和出丝通道，其中，第一通道和第二通道分别和出丝通道相连通。

在本发明的一种优选实施方式中，海藻酸钙纳米纤维的制备方法包括如下步骤：

(a)将海藻酸钠溶液通过第一通道输送至出丝通道；

(b)将氯化钙溶液从第二通道输送至出丝通道，使得海藻酸钙溶液和氯化钙溶液在出丝通道混合并发生钙离子交换反应，生成海藻酸钙溶液；

(c)将海藻酸钙溶液从纺丝通道挤出，得到海藻酸钙纳米纤维。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(a)中，海藻酸钠溶液的流速为0.5-1.5ml/h。

在本发明的优选实施方式中，海藻酸钠溶液的典型但非限制性的流速如为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5ml/h。

通过控制海藻酸钠溶液的流速以使得制备得到的海藻酸钙纳米纤维表面光滑，无沟槽。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(b)中，氯化钙溶液的流速为10-30ml/h。

在本发明的优选实施方式中，氯化钙溶液的典型但非限制性的流速如为10、12、15、18、20、22、25、28或30ml/h。

通过控制氯化钙溶液的流速，以保证海藻酸钠中的钠离子能够完全被钙离子交换，从而得到海藻酸钙纳米纤维。

在本发明的一种优选实施方式中，海藻酸钠溶液的质量浓度为2.5-6％。

在本发明的优选实施方式中，海藻酸钠溶液的典型但非限制性的质量浓度如为2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％。

通过控制海藻酸钠溶液的浓度，以保证制得的海藻酸钙纳米纤维表面平滑，无沟槽，从而保证海藻酸钙纳米纤维的强度。

在本发明的一种优选实施方式中，氯化钙溶液的质量浓度为1-3％。

在本发明的优选实施方式中，氯化钙溶液的典型但非限制性的质量浓度如为1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％。

通过控制氯化钙溶液的浓度以使得海藻酸钠溶液中的钠离子全部与钙离子进行离子交换，得到海藻酸钙纳米纤维。

在本发明的一种优选实施方式中，海藻酸钠溶液和氯化钙溶液各自独立的采用气压动力推动，以保证海藻酸钠溶液和氯化钙溶液的流速更为稳定。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种海藻酸钙纳米纤维，采用本发明提供的海藻酸钙纳米纤维的制备方法制备得到。

本发明提供的海藻酸钙纳米纤维表面平滑，无沟槽，强度得到有效保证，扩大了应用范围，尤其是作为药物载体使用时，能够有效减缓药物的释放速率，提高疗效。

根据本发明的第三个方面，本发明提供了海藻酸钙纳米纤维在药物载体或医用敷料中的应用。

根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维，包括海藻酸纳米纤维和药物，药物负载于海藻酸钙纳米纤维上。

本发明提供的载药海藻酸钙纳米纤维通过将药物负载于海藻酸钙纳米纤维上，能够有效降低药物的释放速度，延长药物的释放时间，提高药物的疗效。

根据本发明的第五个方面，本发明提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维的制备方法，采用微流控纺丝制备得到。

采用微流控纺丝制备载药海藻酸钙纳米纤维工艺简单，操作方便，能够节约大量的人力和物力。

在本发明的一种优选实施方式中，载药海藻酸钙纳米纤维的制备方法包括如下步骤：

(a)将药物溶解于海藻酸溶液中，得到药物和海藻酸钠的混合溶液；

(b)将药物和海藻酸钠的混合溶液通过第一通道输送至出丝通道；

(c)将氯化钙溶液通过第二通道输送至出丝通道；

(d)药物和海藻酸钠的混合溶液和氯化钙溶液在出丝通道混合，发生钙离子交换反应，得到负载有药物的海藻酸钙溶液；

(e)负载有药物的海藻酸钙溶液从纺丝通道挤出，得到载药海藻酸钙纳米纤维。

通过将药物溶解于海藻酸钠溶液中，再通过海藻酸钠进行钙离子交换，得到载药海藻酸钙纳米纤维。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(b)中，药物和海藻酸钠的混合溶液的流速为0.5-1.5ml/h。

在本发明的优选实施方式中，药物和海藻酸钠的混合溶液的典型但非限制性的流速如为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5ml/h。

通过控制药物和海藻酸钠的混合溶液的流速以使得制备得到的海藻酸钙纳米纤维表面光滑，无沟槽，以降低药物的释放速率，提高药物的治疗效果。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(c)中，氯化钙溶液的流速为40-120ml/h。

在本发明的优选实施方式中，氯化钙溶液的典型但非限制性的流速如为40、45、50、55、60、65、70、80、90、100、110或120ml/h。

通过控制氯化钙溶液的流速，以保证海藻酸钠中的钠离子能够完全被钙离子交换，从而得到海藻酸钙纳米纤维。

在本发明的一种优选实施方式中，药物和海藻酸钠的混合溶液中，海藻酸钠的质量浓度为2.5-6％。

在本发明的优选实施方式中，混合溶液中，海藻酸钠的典型但非限制性的质量浓度如为2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％或6％。

通过控制混合溶液中海藻酸钠溶液的浓度，以保证制得的载药海藻酸钙纳米纤维表面平滑，无沟槽，从而保证载药海藻酸钙纳米纤维的强度，提高药物的缓控释效果。

在本发明的一种优选实施方式中，氯化钙溶液的质量浓度为1-3％。

在本发明的优选实施方式中，氯化钙溶液的典型但非限制性的质量浓度如为1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％或3％。

下面结合实施例和对比例对本发明提供的技术方案做进一步的描述。

实施例1

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其采用双通道微流控芯片按照如下步骤制备得到：

(1)将质量浓度为4％的海藻酸钠溶液以0.5ml/h的流速通过第一通道输送至出丝通道；

(2)将质量浓度为2％的氯化钙溶液以10ml/h的流速通过第二通道输送至出丝通道；

(3)海藻酸钠溶液和氯化钙溶液在出丝通道混合发生钙离子交换，并通过出丝通道挤出，冻干，得到海藻酸钙纳米纤维。

实施例2

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例1的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠溶液的流速为1.5ml/h，步骤(2)中，氯化钙溶液的流速为30ml/h。

实施例3

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例1的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠溶液的流速为1ml/h，步骤(2)中，氯化钙溶液的流速为20ml/h。

实施例4

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例3的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠溶液的流速为10ml/h。

实施例5

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例3的不同之处在于，步骤(2)中，氯化钙溶液的流速为50ml/h。

实施例6

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例3的不同之处在于，海藻酸钠溶液的质量浓度为2.5％，氯化钙溶液的质量浓度为1％。

实施例7

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例3的不同之处在于，海藻酸钠溶液的质量浓度为6％，氯化钙溶液的质量浓度为3％。

实施例8

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例3的不同之处在于，海藻酸钠溶液的质量浓度为10％，氯化钙溶液的质量浓度为6％。

实施例9

本实施例提供了一种海藻酸钙纳米纤维，其制备方法与实施例3的不同之处在于，步骤(1)中，海藻酸钠溶液的质量浓度为1％，氯化钙溶液的质量浓度为0.5％。

实施例10

实施例10提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维，其按照如下步骤制备而成：

(1)将罗丹明b和海藻酸钠混合溶液以1ml/h的流速通过第一通道输送至出丝通道；其中混合溶液中，海藻酸钠的质量浓度为4％，罗丹明的质量浓度为1％；

(2)将质量浓度为2％的氯化钙溶液以10ml/h的流速通过第二通道输送至出丝通道；

(3)药物和海藻酸钠混合溶液和氯化钙溶液在出丝通道混合使得海藻酸钠和氯化钙发生钙离子交换，并通过出丝通道挤出，得到海藻酸钙纳米纤维。

实施例11

本实施例提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维，其与实施10的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠的质量浓度为3％。

实施例12

本实施例提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维，其与实施10的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠的质量浓度为5％。

实施例13

本实施例提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维，其与实施10的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠的质量浓度为2.5％。

实施例14

本实施例提供了一种载药海藻酸钙纳米纤维，其与实施10的不同之处在于，在步骤(1)中，海藻酸钠的质量浓度为6％。

试验例1

将实施例1-9提供的海藻酸钙纳米纤维进行扫描电镜检测，如图1-9所示。

从图1-3可以看出，实施例1-3提供的海藻酸钙纳米纤维成型性好，直径均匀，由于冻干失水，表面均有一定褶皱现象，但是表面无沟槽。

从图4-5可以看出，当海藻酸钠溶液的流速或氯化钙溶液的流速过快时，得到的海藻酸钠纤维成型性差，呈纤维膜状，这说明控制海藻酸钠溶液的流速为0.5-1.5ml/h，氯化钙溶液的流速为10-30ml/h，得到的海藻酸钙纳米纤维的成型性最佳，综合性能最为优异。

从图3、图6和图7与图8-9的对比可以看出，当海藻酸钠溶液的质量浓度为2.5-6％时，氯化钙溶液的质量浓度为1-3％时，海藻酸钙纳米纤维成型性，纳米纤维的性能更加优异。

试验例2

分别取100mg实施例10-14提供的载药纳米纤维，分别测定其载药量和不同时间点的药物释放率，结果如表1所示。

表1载药纳米纤维性能数据表

从表1可以看出，实施例10-14提供的载药纳米纤维均能够有效延长药物的释放速率，这说明本发明提供的载药纳米纤维具有药物缓控释功能，能够有效提高药物的治疗效果。

从表1还可以看出，实施例10-12提供载药纳米纤维的药物溶出总量显著高于实施例13-14，药物释放速率显著低于实施例13-14，这说明制备载药纳米纤维时，当海藻酸钠溶液的质量浓度为2.5-6％时，载药海藻酸钙纳米纤维的载药量和药物控释功能更加优异。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。