[发明专利]一种静电纺制备明胶/聚己内酯复合纳米纤维膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合纳米纤维膜的制备领域，特别涉及一种静电纺制备明胶/聚己内酯复合纳米纤维膜的方法。

背景技术

近年来，采用静电纺丝技术制备一维结构的纳米纤维已成为纳米材料研究的热点，尤其是在仿生构建组织工程支架方面有着十分广阔的发展和应用前景。能够电纺成组织工程支架的材料分为天然材料、合成高分子材料以及它们的复合物，天然材料包括胶原、明胶、蚕丝、蜘蛛丝、海藻酸纳、几丁质及其衍生物；合成高分子材料主要是一些可降解材料包括聚己内酯(PCL)、聚羟基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)等。天然材料含有许多细胞结合位点以及生物分子信号，有利于细胞的粘附、增长及分化；但是生物降解太快，机械性能及可电纺性较差。合成高分子材料机械性能好，容易电纺成丝，但细胞亲和性不好。为了实现二者的优势互补，将天然材料和合成高分子材料混合电纺成复合纳米纤维已广泛应用于制备各种仿生和具有较好生物相容性的组织工程支架。

明胶是一种天然的生物大分子材料，是胶原部分降解的产物，具有良好的生物可降解性和生物相容性及生物活性；但因其存在膜质脆、不耐水、潮湿环境中易受细菌侵蚀而变质、力学性能差等不足，难以单独使用满足组织构建的一些要求。利用明胶与具有一定力学强度的无毒、可降解的合成高分子材料(如聚己内酯)进行优化组合而制备成生物复合材料，有望得到较理想的组织工程支架。聚己内酯是一种由己内酯开环聚合而得到的热塑性半结晶线性脂肪族聚酯类合成高分子材料，具有良好的生物相容性，无毒性及免疫原性，是一种良好的生物医用可降解材料。

目前，将明胶和聚己内酯混合在一起电纺成纳米纤维已被广泛用于组织工程化不同的组织，如皮肤、神经、骨、血管等。Zhang等人[Zhang YZ，et al.，Journal of Biomedical Materials Research，Part B：Applied Biomaterials 2005，72B(1)：156-165]最早提出和采用天然-合成材料的复合，并电纺制备出明胶/聚己内酯复合材料纳米纤维支架用于骨髓基质干细胞(BMSC)的培养。Chong等人[Chong EJ，et al.Acta Biomaterialia 2007，3(3)：321-330]将明胶/聚己内酯混纺纳米纤维膜用于皮肤伤口愈合的研究，结果显示所制备的明胶/聚己内酯纤维膜明显有利于成纤细胞的粘附、增值和分化。Laleh Ghasemi-Mobarakeh等人[Laleh Ghasemi-Mobarakeh，et al.Biomaterials 2008，29(34)：4532-4539]将明胶/聚己内酯电纺成平行度很高的纳米纤维膜用于神经组织的修复，神经干细胞的培养结果显示，明胶/聚己内酯纳米纤维膜是一种很好的组织工程支架材料，所纺的平行纳米纤维有利于神经细胞的增殖和分化，并有利于神经突触的伸长。Sepideh Heydarkhan-Hagvall等人[Sepideh Heydarkhan-Hagvall，et al.Biomaterials 2008，29(19)：2907-2914]将明胶和聚己内酯电纺成三维组织工程支架并成功用于心血管组织工程，结果显示混纺的纳米纤维膜展现出合成材料所拥有的优越的力学性能及天然材料所独有的细胞亲和性。最近，Olga Hartman等人[Olga Hartman，et al.Biomaterials 2010，31(21)：5700-5718]将明胶和聚己内酯混纺成纳米纤维膜，并在电纺过程中添加一种生物活性肽，细胞结果显示此组织工程支架能明显地促进转移性前列腺癌细胞的粘附、增殖和分化，成功提供了一个三维癌症的药代动力学模型。Sook Hee Ku等人[Sook Hee Ku，Chan Beum Park.Biomaterials 2010，31(36)：9431-9437]将明胶/聚己内酯纤维在电纺过程中添加一种生物活性物质-多巴胺用于血管组织工程，细胞培养结果显示，所制备的复合纤维膜有利于人脐静脉内皮细胞的生长以及血管内皮细胞相关基因的表达。