一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法

本发明涉及生物医学材料，特别涉及一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法。

背景技术：

1、静电纺丝是一种简单而又高度通用的技术，有操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点。可用于从各种聚合物和复合材料中大规模制备连续的直径可达几纳米至几微米的超细纤维，所形成的纳米纤维结构可模拟细胞外基质结构，在引导组织再生方面得到了广泛应用。

2、壳聚糖是一种天然多糖，用于静电纺丝制作的引导骨再生纳米纤维膜，具有生物相容性、可生物降解、无毒性和抗菌性，已广泛应用于生物再生组织支架。

3、三氟乙酸(trifluoroacetic acid,tfa)作为静电纺丝壳聚糖溶液的溶剂被广泛使用，因为它比乙酸等其他溶剂使壳聚糖纺丝液具有更好的静电纺丝粘度。

4、壳聚糖电纺丝膜具有生物兼容性、可降解性和纳米孔状结构，可以模拟细胞外基质结构并辅助骨生长。

5、壳聚糖静电纺丝需要的环境湿度条件比较苛刻，纺丝过程顺利的环境湿度需要达到40％-60％。纺丝难度随着环境湿度的降低而显著提升，当环境湿度低于40％时，壳聚糖溶液无法顺利进行持续性纺丝，注射器针头液体很难形成纺丝所需的泰勒锥。

6、中国北方气候干燥，环境湿度常年处于40％以下，并不适合壳聚糖溶液的静电纺丝，因此需要在低于40％湿度下顺利进行壳聚糖静电纺丝的研究，现如今如何在特殊环境下形成对壳聚糖静电纺丝的制备降低难度是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，目的在于针对壳聚糖静电纺丝膜在湿度低于40％无法顺利进行纺丝的问题，公开了一种新型的壳聚糖电纺丝膜的溶液配比方法，使壳聚糖电纺丝溶液在40％湿度以下也可以顺利进行纺丝。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明提供一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法,具体包含如下步骤：

4、s1.将壳聚糖溶于三氟乙酸和二氯甲烷溶液，并静置等待完全溶解，在纺丝之前，加入盐溶液；

5、s2.利用高压静电纺丝装置的静电纺丝注射泵、高压电源和静电纺丝接收装置，静电纺丝注射泵以缓慢速率推进注射器，注射器针头处连接千伏级的高压静电，电纺丝接收装置与针头保持可接收纺丝的距离，接收装置以一定速率缓慢旋转接收纺丝，在纺丝积累到一定厚度，从接收装置揭下后即成为一张壳聚糖电纺丝膜；

6、s3.将壳聚糖电纺丝膜放入含有三乙胺的有机溶液中，浸泡一段时间后取出电纺丝膜放入有机溶液中清洗，将未反应的三乙胺洗净，再将壳聚糖电纺丝膜放入二碳酸二叔丁酯的有机溶液中浸泡或缓慢搅拌后，取出电纺丝膜放入有机溶液中清洗，放置尼龙网上晾干。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述盐溶液为氯化钠水溶液或氯化钾水溶液。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述盐溶液的浓度范围为0.1-0.4g/ml。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述盐溶液在壳聚糖溶液中的比例范围为2-4(v/v)％。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述有机溶液为纯度超过99％的酮类溶液(丙酮溶液、甲基丁酮溶液或甲基异丁酮溶液)或水溶性醚类溶液(如四氢呋喃溶液、1,4-二氧六环溶液)。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述s1中，在电纺丝溶液制备时，将400-700mg脱乙酰度为65-85％的壳聚糖溶于5-9ml三氟乙酸和1-5ml二氯甲烷溶液，并静置2-48小时等待完全溶解，在纺丝之前，加入已完全溶解的100-500μl氯化钠溶液。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述s2中，静电纺丝注射泵以5-30μl/min的速率缓慢推进注射器，注射器针头处连接15-32kv高压静电，并于距离针头8-25cm的位置放置电纺丝接收装置，电纺丝接收装置转速为3-15rpm，表面覆盖有不粘涂层的铝箔纸。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述s3中，将电纺丝膜放入含有2-100％(v/v)三乙胺的有机溶液中，浸泡0.5-48小时，随后取出并放入至丙酮溶液中清洗2-10次，接着将壳聚糖电纺丝膜放入0.05-5g/ml的二碳酸二叔丁酯的有机溶液中，缓慢搅拌溶液0.5-48小时，最后将壳聚糖电纺丝膜取出使用有机溶液清洗2-10次，放置在尼龙网上晾干。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本发明通过使用添加了盐溶液的壳聚糖电纺丝溶液，可以顺利在低于40％的湿度下进行连续纺丝，纺出丝之后的电纺丝膜特性与传统壳聚糖电纺丝膜的特性相似。

16、使用本发明的壳聚糖溶液制作的壳聚糖电纺丝膜的与传统方式制作的壳聚糖电纺丝膜在显微结构和化学基团上具有一致性。在2500x放大倍数的扫描电镜的观察下，两种方法制作的壳聚糖电纺丝膜在直径尺寸和纺丝物理结构上没有显著性差异。此外，傅里叶红外光谱结果验证，两种方法制作的壳聚糖电纺丝膜在化学基团分布上具有一致性。

技术特征：

1.一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，具体包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，所述盐溶液为氯化钠水溶液或氯化钾水溶液。

3.根据权利要求2所述的一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，所述盐溶液的浓度范围为0.1-0.4g/ml。

4.根据权利要求3所述的一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，所述盐溶液在壳聚糖溶液中的比例范围为2-4(v/v)％。

5.根据权利要求1所述的有机溶液，包括纯度超过99％的酮类溶液(丙酮溶液、甲基丁酮溶液或甲基异丁酮溶液)或水溶性醚类溶液(如四氢呋喃溶液、1,4-二氧六环溶液)。

6.根据权利要求1所述的一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，所述s1中，在电纺丝溶液制备时，将400-700mg脱乙酰度为65-85％的壳聚糖溶于5-9ml三氟乙酸和1-5ml二氯甲烷溶液，并静置2-48小时等待完全溶解，在纺丝之前，加入已完全溶解的100-500μl氯化钠溶液。

7.根据权利要求1所述的一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，所述s2中，静电纺丝注射泵以5-30μl/min的速率缓慢推进注射器，注射器针头处连接15-32kv高压静电，并于距离针头8-25cm的位置放置电纺丝接收装置，电纺丝接收装置转速为3-15rpm，表面覆盖有不粘涂层的铝箔纸。

8.根据权利要求1所述的一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，其特征在于，所述s3中，将电纺丝膜放入含有2-100％(v/v)三乙胺的有机溶液中，浸泡0.5-48小时，随后取出并放入至有机溶液中清洗2-10次，接着将壳聚糖电纺丝膜放入0.05-5g/ml的二碳酸二叔丁酯的有机溶液中，缓慢搅拌溶液0.5-48小时，最后将壳聚糖电纺丝膜取出使用有机溶液清洗2-10次，放置在尼龙网上晾干。

技术总结
本发明公开了一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度方法，包括本发明公开了一种降低壳聚糖溶液静电纺丝难度的方法，属于医学材料领域，具体步骤为：将壳聚糖溶于三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶液中，加入盐溶液增加纺丝溶液的导电性，可以极大地降低壳聚糖电纺丝过程对于环境湿度的要求，可以使壳聚糖电纺丝过程在低于40％的环境湿度下顺利进行。通过静电纺丝得到壳聚糖静电纺丝膜后，进行三乙胺/二碳酸二叔丁酯的后处理操作后，得到的壳聚糖静电纺丝膜与传统壳聚糖静电纺丝相比，并无物理和化学结构上的变化。

技术研发人员：苏恒洁,李婷
受保护的技术使用者：中国医学科学院生物医学工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15