一种具有生物相容性的发光纳米纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，将碳纳米粒子溶于溶剂中，在搅拌条件下，加入高分子材料，使其与碳纳米粒子质量比0.5:1～1:2，搅拌1～3小时，最终得到均匀的纺丝液；将上述纺丝液灌入针筒，调节静电纺丝工艺，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维；将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至600～1000℃，保温1～5小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。所制得的纤维既具有良好的生物相容性，同时又兼备发光性能，更适用于生物医学领域，特别能作为一种支架材料，便于后期观察。本发明的制备工艺简单，生产成本低，能进一步满足生产和应用的需求。
【专利说明】一种具有生物相容性的发光纳米纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米纤维及其制备方法，具体涉及一种生物相容性优良的发光纳米纤维及其制备方法。本方法属于荧光纳米纤维的制备技术，所制备的材料可广泛用于生物、医药等领域。
【背景技术】
[0002]静电纺丝技术是一项制备纳米级纤维材料简单有效的技术。聚合物熔体或溶液在高压静电作用下，利用电场力克服聚合物溶液表面张力形成一股带电的喷射流，之后溶剂挥发固化，纳米级纤维无序地排列在收集板上，形成类似无纺布纤维膜。静电纺丝技术已很好地应用于制备丝素蛋白纳米纤维膜，所制备的纤维膜具有纤维纤度细、表面积大、孔隙率高的形态特点而可作为细胞生长的多孔支架，促进细胞的迁移和增殖；也可作为人工移植血管、创面覆盖材料及药物载体，广泛用作组织工程及生物医学工程材料。
[0003]近年来，通过静电纺丝技术已制备出许多功能性纳米纤维，使其更好地应用于生物材料领域。到目前为止，已制备出如抗菌纳米纤维、止血纳米纤维、荧光纳米纤维等功能纤维。其中，国内外学者通过静电纺丝技术制备荧光纳米纤维，已取得了一些研究成果。此夕卜，还报道了多功能的磁性?荧光纳米纤维。但是，这些用于填充的荧光纳米材料为半导体材料、稀土材料等，而这些材料不具备良好的生物安全性，因此这些荧光纳米纤维不适合用于生物领域。
[0004]近年来，出现了一种新型的荧光碳纳米材料一荧光碳纳米粒子，具有丰富的荧光性质，并且与量子点、上转换发光纳米颗粒比较，荧光碳纳米粒子除了稳定性好、发光强度高等优点外，表面具有丰富的含氧基团，易功能化。最重要的是具有低毒特性，科学家从共聚糖中提取出碳纳米，然后在动物细胞中检验这些纳米颗粒的毒性，结果发现，即使在很高的浓度下，这些纳米颗粒也仅具有很小的毒性，甚至是无毒的。因而，发展碳纳米粒子在生物医药领域的应用具有重要的实际意义。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种具有生物相容性的发光纳米纤维及其制备方法。该方法将碳纳米粒子分散于溶剂中，与高分子材料复合，混合形成纺丝原液，然后通过静电纺丝技术制备生物相容性优良的发光纳米纤维。
[0006]一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)将碳纳米粒子溶于溶剂中，超声条件0.5?4小时，使其质量浓度为0.01?0.5克/毫升；在搅拌条件下，加入高分子材料，使其与碳纳米粒子质量比0.5:1?1:2,搅拌I?3小时，最终得到均匀的纺丝液；
2)将上述纺丝液灌入针筒，调节静电纺丝工艺，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维；
3)将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至600?1000 V，保温I?5小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。
[0007]所述的碳纳米粒子的粒径为50?300纳米。
[0008]所述的溶剂为水、乙醇、氯仿、N, N?二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醚、六氟异丙醇、甲酸中的一种或其组合。
[0009]所述的高分子材料为羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、甲壳素、壳聚糖、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸、丝素蛋白、胶原蛋白中的一种。
[0010]所述的静电纺丝工艺为电压10?20千伏，溶液流量0.1?0.5毫升/小时，接收距离为10?20厘米。
[0011 ] 一种具有生物相容性的发光纳米纤维由上述方法制备得到。
[0012]本发明的优点在于:通过静电纺丝技术，制备纳米级的复合纤维。这种纤维既具有良好的生物相容性，同时又兼备发光性能，更适用于生物医学领域，特别能作为一种支架材料，便于后期观察。本发明的制备工艺简单，生产成本低，能进一步满足生产和应用的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为实施例1所制备的纳米纤维膜的扫描电镜照片。
[0014]图2为实施例2所制备的纳米纤维膜的扫描电镜照片。
[0015]图3为实施例3所制备的纳米纤维膜的发射光谱。
[0016]图4为实施例4所制备的纳米纤维膜的发射光谱。
【具体实施方式】
[0017]以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
[0018]实施例1:1)将0.5克、100纳米的碳纳米粒子溶于10毫升水中，超声条件0.5小时，使其质量浓度为0.05克/毫升。在搅拌条件下，加入I克聚乙烯吡咯烷酮，搅拌I小时，最终得到均匀的纺丝液。
[0019]2)将上述纺丝液灌入针筒，调节电压10千伏，溶液流量0.1毫升/小时，接收距离为10厘米，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维。
[0020]3)将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至600°C，保温3小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。
[0021]图1为所制备的纳米纤维膜的扫描电镜照片。由图可见，纳米纤维的直径为500纳米。
[0022]实施例2:
I)将I克、300纳米的碳纳米粒子溶于10毫升1:1的乙醇/氯仿中，超声条件I小时，使其质量浓度为0.1克/毫升。在搅拌条件下，加入0.5克聚乳酸，搅拌2小时，最终得到均匀的纺丝液。
[0023]2)将上述纺丝液灌入针筒，调节电压15千伏，溶液流量0.1毫升/小时，接收距离为10厘米，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维。
[0024]3)将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至800°C，保温2小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。
[0025]图2为所制备的纳米纤维膜的扫描电镜照片。由图可见，纳米纤维的直径为1000纳米。
[0026]实施例3:
I)将0.1克、200纳米的碳纳米粒子溶于10毫升乙醇中，超声条件I小时，使其质量浓度为0.01克/毫升。在搅拌条件下，加入0.2克壳聚糖，搅拌3小时，最终得到均匀的纺丝液。
[0027]2)将上述纺丝液灌入针筒，调节电压20千伏，溶液流量0.2毫升/小时，接收距离为15厘米，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维。
[0028]3)将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至600°C，保温2小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。
[0029]图3为以800 nm为激发波长，纳米纤维膜的发射光谱。由图可见，纳米纤维膜的发射波长为530 nm，强度为1040。
[0030]实施例4:
I)将0.2克、50纳米的碳纳米粒子溶于10毫升水中，超声条件2小时，使其质量浓度为0.02克/毫升。在搅拌条件下，加入0.2克丝素蛋白，搅拌3小时，最终得到均匀的纺丝液。
[0031]2)将上述纺丝液灌入针筒，调节电压15千伏，溶液流量0.2毫升/小时，接收距离为10厘米。，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维。
[0032]3)将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至600°C，保温I小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。
[0033]图4为以800 nm为激发波长，纳米纤维膜的发射光谱。由图可见，纳米纤维膜的发射波长为540 nm，强度为105。
【权利要求】
1.一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)将碳纳米粒子溶于溶剂中，超声条件0.5?4小时，使其质量浓度为0.0l?0.5克/毫升；在搅拌条件下，加入高分子材料，使其与碳纳米粒子质量比0.5:1?1:2,搅拌I?3小时，最终得到均匀的纺丝液； 2)将上述纺丝液灌入针筒，调节静电纺丝工艺，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色纤维； 3 )将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入氮气，升温至600?1000 V，保温I?5小时，最后降温至室温，得到含碳纳米粒子的发光纳米纤维。
2.根据权利要求1所述一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述的碳纳米粒子的粒径为50?300纳米。
3.根据权利要求1所述一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为水、乙醇、氯仿、N，N?二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醚、六氟异丙醇、甲酸中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述的高分子材料为羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、甲壳素、壳聚糖、聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚羟基脂肪酸、丝素蛋白、胶原蛋白中的一种。
5.根据权利要求1所述一种具有生物相容性的发光纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述的静电纺丝工艺为电压10?20千伏，溶液流量0.1?0.5毫升/小时，接收距离为10?20厘米。
6.一种具有生物相容性的发光纳米纤维，其特征在于，根据权利要求1?7任意一项所述的方法制备得到。
【文档编号】D01D7/00GK103806115SQ201210456323
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】周涓, 朱君, 施丽君, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司