[发明专利]微管及其制备方法

说明书

发明领域和背景

纳米观和微观中空结构例如聚合物管的制备由于管在微射流卡 盘(microfluidics)、催化、药物释放、神经导管和氧发生器中的潜在应 用逐渐引起了注意。熟知静电纺丝法用于制备纳米纤维且尤其是聚合 物纳米纤维(Reneker DH.等，2006；Ramakrishna S.等，2005；Li D等， 2004；本发明发明人的PCT WO 2006/106506)。

有两种已知的方法使用静电纺丝(electrospinning)制备管。一种方 法，也称为TUFT法(Bognitzki等.2000)，基于使用静电纺丝的纳米纤 维作为模板。在该情况下，聚合物纳米纤维通过静电纺丝制备，然后 用制备管的前体材料通过各种沉积方法涂布。接着，内部静电纺丝的 纤维通过选择性分解或热降解被除去，并获得具有纳米和控制的内径 的管。使用溶胶凝胶操作涂覆模板纳米纤维的该方法的改进方法用于 制备具有特别形态的二氧化钛管(Caruso等，2001)。第二种方法使用 共静电纺丝法，其中使用两个共轴的毛细管喷丝板，使两种不同的溶 液同时纺丝，以产生芯-壳纳米纤维(Sun Z等，2003；Yu JH等，2004； Huang ZM等，2006；Jiang H.等，2005；Zhang YZ.等，2006)。然后选择 性除去芯，形成中空纤维。该方法用于通过将粘稠的矿物油共静电纺 丝作为芯和将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与Ti(OiPr)₄的混合物的乙醇溶液 共静电纺丝作为壳来制备陶瓷的中空纤维(Li D.等，2004；Li D.等， 2005)。接着提取矿物油，最后在煅烧之后获得由钛白构成的中空纤维。 湍层碳纳米管也通过聚丙烯腈(PAN)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的共 静电纺丝和后来的PMMA芯的热降解与最后的PAN壳的碳化而获得 (Zussman E等，2006)。这些管的两种制备方法主要用于制备陶瓷、碳 或金属管。

研究显示，将足够粘稠、可纺丝和不互溶的两种聚合物溶液共静 电纺丝可以导致实心的芯-壳纤维(即填充的纤维而不是中空纤维)(Li D.等，2006；Loscertales IG.等，2002；Loscertales IG.等，2004)。本发明 发明人(Sun Z等，2003)的另一研究显示，虽然可以获得由互溶的溶液 制备的芯-壳纳米纤维，但是该方法可控性差，因为在Taylor锥体中和 在喷射伸展期间可以发生互相扩散。

小血管(10-2000微米)包括毛细血管、小动脉和小静脉，将动脉 连接至静脉，并提供循环系统的基本功能例如营养和气体与组织的交 换和血流的分布。由于血流中断的组织损伤(例如动脉粥样硬化性疾 病、局部缺血性疾病)可以在大动脉(4mm-30mm)中使用人工的或自体 导管得到纠正。最常见的处理形式是冠状动脉旁路移植(CABG)术。目 前使用的移植物已经得到成功，但是当用于其中直径为0.01mm-2mm 的冠脉系统时，血栓形成事件迅速将它们关闭。因此，在许多实验室 中，组织工程转向将显示正常血管的所有功能特征的血管替代物工程 化。这要求工程化的替代物不仅是非血栓形成性的，而且它也必须显 示血管活性并具有合适的机械性质。

发明概述

按照本发明的一个方面，提供制备微管的方法，该方法包括：通 过共轴的毛细管将两种聚合物溶液共静电纺丝，因此产生微管，其中 两种聚合物溶液中的第一种聚合物溶液用于形成微管的壳，且两种聚 合物溶液中的第二种聚合物溶液用于形成在壳的内表面上的涂层，选 择固化比第二种聚合物溶液快的第一种聚合物溶液，并且选择不能溶 解第一种聚合物溶液的第二种聚合物溶液的溶剂。

按照本发明的另一方面，提供微管，该微管包含静电纺丝的壳和 在壳的内表面上的静电纺丝的涂层。

按照在下面描述的本发明实施方案中的进一步特征，静电纺丝的 壳由第一种聚合物溶液形成，且静电纺丝的涂层由第二种聚合物溶液 形成。

按照在所述实施方案中的还进一步特征，第一种聚合物溶液比第 二种聚合物溶液固化得快。

按照在所述实施方案中的还进一步特征，第二种聚合物溶液的溶 剂不能溶解第一种聚合物溶液。