[发明专利]超细纤维多孔膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种超细纤维多孔膜材料及其制备方法，属于功能纤维材料及其制 备技术领域。

背景技术

用于生物医学工程领域的组织工程支架材料可以在三个层次上影响组织构 建：①支架材料的组成结构，决定材料的基本物理机械性能；②支架孔隙的形态 结构和大小，调节细胞的迁移与生长；③支架材料的表面化学性质(如亲水性和 表面电荷)，调节与其相接触的细胞的黏附、伸展及基因表达过程。理想组织工 程支架的构建要综合以上各因素，使支架材料在三维空间结构、表面的理化及生 物学性质等方面模拟生物机体组织。

因此，支架材料的组成和支架孔隙的形态结构是组织工程支架材料的两个重 要因素。目前的组织工程支架材料，要么生物相容性差、降解速率不合理，要么 力学性能不高，还有的因为孔隙不贯通而透气性差或不利于细胞生长、营养供给 和废物排泄，而普通网状材料孔径太大，对细胞没有屏障作用，因而难以满足临 床应用要求。

从支架材料的组成来看，微生物合成聚酯，即聚羟基脂肪酸酯(PHA)，是 一类生物降解材料。PHA最显著的特点就是具有优异的生物降解性和生物相容 性。PHA含有不同长度碳链的单体侧链基团，根据单体碳原子数的不同，PHA 被划分为两个大类，即：由3～5个碳原子的单体组成短链PHA(Short-chain-length Polyhydroxyalkanoate，PHA_SCL)和由6～18个碳原子的单体组成中长链PHA (Medium-chain-length Polyhydroxyalkanoate，PHA_MCL)，PHA_MCL往往以多种单体 组成，使得该类聚合物拥有了独特的高分子性能；而聚乳酸(PLA)是一种以可 再生农作物为原料制成单体，进一步化学合成的脂肪族聚酯，具有许多非凡的性 能，包括良好的机械性能、耐热性、抗化学腐蚀性，良好的透明性、成纤性和热 塑性等。特别是由于其具有良好的生物降解性和生物相容性，因而可广泛应用于 生物医学材料领域。

另一方面，纳米纤维具有很多不同于常规尺寸物质的特殊性质，主要是因为 其具有极大的比表面积。相对于纳米微粒材料而言，纳米纤维更容易保持纳米尺 度形貌，且可直接用于工业等实际用途。严格来讲，纳米纤维一般是指直径小于 100nm的纤维。通常，将直径在几百纳米以下的纤维称为超细纤维，也具有特 殊性能。静电纺丝法制备的超细纤维多孔材料具有高比表面积、高孔隙率等优 异性能，作为组织工程支架材料具有广阔的应用前景。

静电纺丝技术是一种在高压电场作用下形成超细纤维的聚合物加工技术。通 过这种技术可以方便地制备直径在十几纳米至几百纳米的聚合物超细纤维。静电 纺丝过程中，采用静止的接地接收装置所得到的纤维一般会沉积成纤维毡，微观 形态类似于无纺布。静电纺丝材料的一个重要的应用方向是生物医学领域。将具 有良好生物相容性的材料通过电纺加工成具有特殊超细纤维结构的组织工程支 架是目前组织工程研究的一个热点。相比其他支架制备技术，电纺技术具有以下 几个特点：(1)超细纤维可以模拟天然细胞外基质的纳米网状结构。很多研究 结果认为，支架的微结构对细胞的粘附和生长具有重要意义。(2)制备的聚合 物支架可以是多种聚合物的复合材料，可综合利用不同材料的特性。(3)制备 的支架具有内部贯通性。

将PHA与PLA共纺丝，使二者力学性能和降解性能互补，并形成高比表面 积、高孔隙率，内部贯通的超细纤维多孔结构膜材料，有望在生物医学工程领域 得到应用，并发挥重要作用。

发明内容

技术问题：

本发明的目的是提供一种力学性能优异，生物相容性和生物降解性良好、加 工工艺简便、具有合理孔隙结构和高比表面积的超细纤维多孔膜材料及其制备方 法。

技术方案：

本发明超细纤维多孔膜材料，包括聚羟基脂肪酸酯(PHA)和聚乳酸(PLA)， 其中按重量百分比计算，PHA占85-100％，PLA占0-15％。纤维直径在20-600 纳米之间，多孔膜的孔尺寸为100纳米-10微米。