专利名称：静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米纤维膜的制备领域，特别涉及一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法。
背景技术：
糖与蛋白质，脂类和核酸一样，是构成生物体的重要成分，在细胞的构建，细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中，糖均扮演着重要的角色，其中广泛存在的糖缀合物参与了一些重要的生理过程，对其结构和功能的研究成了继DNA和蛋白质之后的又一重要课题而备受人们的重视。1988年，出现了糖生物学这一新学科来研究糖缀合物糖链的结构，生物合成和生物学功能。糖缀合物存在于细胞膜外表面，起到了保护细胞膜和与外界通讯的 作用。近年来，人们尝试将糖基固定到不同载体表面，来模拟糖的各种生物功能。静电纺丝技术是一种利用带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形制备纳米到亚微米尺寸聚合物纤维的技术，可以获得纳米到微米尺寸纤维材料，今年来引起了广泛的重视。静电纺制备的纤维具有极大的比表面积，高孔隙率等优点。这些特性使得该纤维在过滤、组织工程、超敏感传感器等方面有很大的潜在应用前景。静电纺丝还具有简单、方便、廉价等特点，从而激起了人们对其进行深入研究的浓厚兴趣。糖基化纳米纤维的制备，目前主要有两种途径一是通过含糖不饱和单体聚合合成含糖聚合物，在通过静电纺丝得到(CN1843592)，这种方法可以更好的讲纳米纤维的优点和糖基的功能性结合起来。二是通过大分子反应将糖基固定到纳米纤维的表面，基表面修饰的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，该方法操作简单、产物易处理且经济环保，该纳米纤维膜含有丰富的可反应亲水活性功能基团，提高了材料表面的非特异性吸附并改善材料表面的生物相容性。本发明的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，包括(I)将癸二酸二乙烯酯和甘露糖溶于50 IOOmL无水吡啶中，加入O. 5 I. 5g碱性蛋白酶，放入40 60°C恒温振荡培养箱中反应3 5天，转速为210rpm，合成甘露糖癸二酸二乙烯脂；(2)在上述甘露糖癸二酸二乙烯脂中加入过硫酸铵作为引发剂，加入丙烯腈，加入H2O作溶剂，然后于55 60°C氮气保护下搅拌反应3-5h，聚合反应结束后得到甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物poly (AN-co-OVSEDM)；(3)将步骤(I)得到甘露糖癸二酸二乙烯脂和步骤(2)得到的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC和DMF混合溶液中，搅拌至完全溶解，然后静置，得甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液；(4)将上述甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液进行静电纺丝，最后将得到的纳米纤维膜干燥，即得甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜。步骤(I)中所述的癸二酸二乙烯酯和甘露糖的摩尔比为1:1 4: I。步骤(I)中合成甘露糖癸二酸二乙烯脂时，将得到的甘露糖癸二酸二乙烯脂粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17:3:1的乙酸乙酯/甲醇/水，用I2显色。步骤(2)中所述的过硫酸铵的用量为甘露糖癸二酸二乙烯脂质量分数的O. 2 2%。步骤(2)中所述的甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:1 1:50。步骤(2)中所述的加入H2O作溶剂后，单体浓度(甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和)为2 3mol/L。 步骤(3)所述的DMAC和DMF混合溶液中DMAC与DMF的体积比为I: I 10:1。步骤(3)得到甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中，步骤(I)得到甘露糖癸二酸二乙烯脂和步骤(2)得到的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物的总浓度为4 9wt%。步骤(3)中所述的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为10 90%。步骤(3)中所述的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为40%、50%或60%。步骤(4)中所述的静电纺丝的工艺参数为注射器规格为5mL，针头内径为O. 4^0. 7mm，喷出流速O. 8 2mL/h，静电压10 18kV，接收屏采用铝箔接地接收，接受距离为10 20cm，采用正交方法调节纺丝参数进行电纺。步骤(4)中所述的干燥为放入真空干燥箱中于40 60°C恒温干燥24 48h。本发明中原料癸二酸二乙烯脂的制备方法如下将一定摩尔量的癸二酸，醋酸乙烯酯(I: I 1:5mol/mol), Ig 3g醋酸萊,微量醋酸铜混合于250mL烧瓶中，室温搅拌I 15min后加入O. 1-0. 25mL浓硫酸，在50°C 70°C下恒温搅拌反应8h。反应完毕得到蓝色澄清溶液。反应液冷却后加入O. I I. Og无水醋酸钠，充分震荡以除去其中的硫酸，静置过滤后旋转蒸发除去过量的醋酸乙烯酯。剩余溶液经硅胶层析柱(300 400目)分离提纯，得到癸二酸二乙烯脂。其中将得到的癸二酸二乙烯酯的粗提物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯(9: l，v/v)，展开剂为体积比为9:1的石油醚/乙酸乙酯，用12显色。本发明步骤(I)中所述的聚合反应结束后，将产物经丙酮沉淀同时除去没反应的
甘露糖癸二酸二乙烯脂。糖是生物分子中的一种，广泛存在于生物体内，是一类多羟基化合物，具有极强的亲水性，因此，把糖引入材料的表面，将有效改善材料表面的生物相容性。因此，含糖聚合物经常被用来改善材料的亲水性及抑制蛋白质等物质在材料表面的非特异性吸附。本发明将丙烯腈和甘露糖癸二酸二乙烯脂共聚电纺，获得直径和孔径在纳米级的膜材料甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈超细纳米纤维膜。这种膜材料含有丰富的可反应亲水活性功能基团，提高了材料表面的非特异性吸附及改善材料表面的生物相容性，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。有益效果(I)本发明采用水相沉淀聚合方法制备了甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物，制备方法操作简单、产物易处理且经济环保。(2)本发明的膜材料含有丰富的可反应亲水活性功能基团，提高了材料表面的非特异性吸附并改善材料表面的生物相容性，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。
图I为实施例I 3所得的含糖纳米纤维膜的扫描电镜照片，其中实施例I 3的含糖纳米纤维膜的扫描电镜照片分别为A、B、C (纺丝电压为16kV，接收距离为15cm，喷 射流速为I. 5mL/h)。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I(I)将癸二酸二乙烯酯与甘露糖按一定的比例(4:1，摩尔比)溶解在IOOmL无水吡啶中，加入I. 5g碱性蛋白酶，放入50°C恒温振荡培养箱中反应4天，转速为210rpm，利用酶促合成技术合成甘露糖癸二酸二乙烯脂。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯/甲醇/水(17:3:1，v/v/v)，用12显色。(2)将上述糖脂放于微量聚合管中，加入H2O作溶剂(甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2. 5mol/L H2O),用过硫酸铵(APS)(占甘露糖乙烯脂质量分数为1.0%)作为引发剂，加入丙烯腈，其中甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:20密封，用油泵抽真空后通氮气，反复多次。将体系置于55 60°C氮气保护下搅拌反应3h。(2)将甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC DMF=2:1 (v/v)的混合溶液中，得到浓度为4wt%的纺丝溶液，其中甘露糖癸二酸二乙烯脂占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物之和的质量分数为 21. 5%搅拌数小时至完全溶解，静置数小时使纺丝液中气泡完全搅拌形成均一纺丝液。(4)用注射器抽取甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速I. 5mL/h，静电压16kV，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为15cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节不同纺丝参数进行电纺，甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物超细纳米纤维膜；放入真空干燥箱中6(T80°C恒温干燥36h，制成再生纳米复合膜，其电镜照片如图IA所示。实施例2(I)将癸二酸二乙烯酯与甘露糖按一定的比例(4:1，摩尔比)溶解在IOOmL无水吡啶中，加入I. 5g碱性蛋白酶，放入50°C恒温振荡培养箱中反应4天，转速为210rpm，利用酶促合成技术合成甘露糖癸二酸二乙烯脂。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯/甲醇/水(17:3:1，v/v/v)，用12显色。(2)将上述糖脂放于微量聚合管中，加入H2O作溶剂(甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2. 5mol/L H2O),用过硫酸铵(APS)(占葡萄糖乙烯脂质量分数为1.0%)作为引发剂，加入丙烯腈，其中甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:20密封，用油泵抽真空后通氮气，反复多次。将体系置于55 60°C氮气保护下搅拌反应3h。(3)将甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC DMF=2:1 (v/v)的混合溶液中，得到浓度为6wt%的纺丝溶液，其中甘露糖癸二酸二乙烯脂占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物的之和的质量分数为21. 5%，搅拌数小时至完全溶解，静置数小时使纺丝液中气泡完全搅拌形成均一纺丝 液。(4)用注射器抽取甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速I. 5ml/h，静电压16kV，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为15cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节不同纺丝参数进行电纺，甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物超细纳米纤维膜；放入真空干燥箱中6(T80°C恒温干燥36h，制成再生纳米复合膜，其电镜照片如图IB所示。实施例3(I)将癸二酸二乙烯酯与甘露糖按一定的比例(4:1，摩尔比)溶解在IOOmL无水吡啶中，加入I. 5g碱性蛋白酶，放入60°C恒温振荡培养箱中反应4天，转速为210rpm，利用酶促合成技术合成甘露糖癸二酸二乙烯脂。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯/甲醇/水(17:3:1，v/v/v)，用12显色。(2)将上述糖脂放于微量聚合管中，加入H2O作溶剂(甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2. 5mol/LH20)，用过硫酸铵(APS)(占甘露糖乙烯脂质量分数为1.0%)作为引发剂，加入丙烯腈，其中甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:20密封，用油泵抽真空后通氮气，反复多次。将体系置于55 60°C氮气保护下搅拌反应3h。(3)将甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC DMF=2:1 (v/v)的混合溶液中，得到浓度为8wt%的纺丝溶液；其中甘露糖癸二酸二乙烯脂占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物之和的质量分数为21. 5%，搅拌数小时至完全溶解，静置数小时使纺丝液中气泡完全搅拌形成均一纺丝液。(4)用注射器抽取甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速I. 5mL/h，静电压16kV，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为15cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节不同纺丝参数进行电纺，甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物超细纳米纤维膜；放入真空干燥箱中6(T80°C恒温干燥36h，制成再生纳米复合膜，其电镜照片如图IC所示。
权利要求
1.一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，包括 (1)将癸二酸二乙烯酯和甘露糖溶于无水吡啶中，加入碱性蛋白酶，于40 60°C反应3 5天，合成甘露糖癸二酸二乙烯脂； (2)在上述甘露糖癸二酸二乙烯脂中加入过硫酸铵作为引发剂，加入丙烯腈，加入H2O作溶剂，然后于55 60°C氮气保护下搅拌反应3 5h，聚合反应结束后得到甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物； (3)将步骤(I)得到甘露糖癸二酸二乙烯脂和步骤(2)得到的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物共同溶于DMAC和DMF混合溶液中，搅拌至完全溶解，然后静置，得甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液； (4)将上述甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液进行静电纺丝，最后将得到的纳米纤维膜干燥，即得甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜。
2.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的癸二酸二乙烯酯和甘露糖的摩尔比为1:1 4:1。
3.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(I)中合成甘露糖癸二酸二乙烯脂时，将得到的甘露糖癸二酸二乙烯脂粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17:3:1的乙酸乙酯/甲醇/水，用I2显色。
4.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的过硫酸铵的用量为甘露糖癸二酸二乙烯脂质量分数的.0.2 2%;步骤(2)中所述的甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:1 1:50。
5.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的加入H2O作溶剂后，甘露糖癸二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2 3mol/L。
6.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的DMAC和DMF混合溶液中DMAC与DMF的体积比为I: I .10:1。
7.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(3)得到甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中，甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物的总浓度为4 9wt%。
8.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为10 90%。
9.根据权利要求I或8所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为40%、50%或60%。
10.根据权利要求I所述的一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的静电纺丝的工艺参数为注射器规格为5mL，针头内径为.0. 4 0. 7mm,喷出流速0. 8 2mL/h，静电压10 18kV，接收屏采用铝箔接地接收，接受距离为1 0 20cm ;步骤(4)中所述的干燥为放入真空干燥箱中于4(T60°C恒温干燥24 48h。
全文摘要
本发明涉及一种静电纺甘露糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，包括(1)合成甘露糖癸二酸二乙烯脂；(2)在上述甘露糖癸二酸二乙烯脂中加入过硫酸铵、丙烯腈和H2O，聚合反应结束后得到甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物；(3)将甘露糖癸二酸二乙烯脂和甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC和DMF混合溶液中，搅拌至完全溶解，静置后得甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液；(4)将上述甘露糖癸二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液进行静电纺丝，最后干燥，即得。本发明的制备方法操作简单，产物易处理且经济环保；本发明的膜材料含有丰富的可反应亲水活性功能基团，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。
文档编号D01F6/36GK102808233SQ201210261800
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者朱利民, 王蕾, 权静, 刘中青 申请人:东华大学