[发明专利]一种降解后pH呈中性的脂肪族聚酯类纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维材料的制备领域，特别涉及一种降解后pH呈中性的脂肪族聚酯类纳米纤维的制备方法。

背景技术

纤维基生物材料是一类重要的组织工程支架构建材料。由于其对天然细胞外基质（ECM）的仿生特性和其他诸多优点，自组织工程学诞生以来就一直受到领域内众多研究者的青睐。如今，采用纳米技术如静电纺丝已经可以制备出纤维细度达纳米级的超细纤维，这类纳米纤维由于形态上与ECM组成的高度相似性已被广泛研究用于软骨、骨、皮肤、血管、神经等组织的构建研究。大量的研究结果表明，与传统的其他类型的组织工程支架相比，由仿生纳米纤维构建的生物材料支架能明显地促进细胞的粘附、增殖、分化及其他功能性显型的表达。在各类电纺材料中，脂肪族聚酯如聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、及乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等由于具有优良的生物相容性、生物可降解和吸收性、较高的力学强度和可加工性等诸多优点，成为在组织工程支架构建和临床实践中获得最广泛应用的生物可降解合成高分子材料。但在实际应用中，这些聚酯材料的降解产物呈现酸性从而带来的不利影响也引起了人们广泛的关注。这些酸性产物若不能及时地通过正常的新陈代谢过程排除体外，将会导致植入体周围的组织微环境的pH值降低，影响黏附在其上的细胞的生长、分化和ECM合成，引起无菌炎性反应，严重影响组织修复效果(Cordewener,F.W.,et al.,Biomaterials,2000.21(23):p.2433-2442.)。

目前，国内外大多数研究人员通过向聚酯类材料中掺入合适的添加剂（如碱性调节剂），在其释放出来后即时中和酸性降解产物，达到减缓酸性降解产物对细胞功能影响的目的。比如杨小平课题组(赵敏丽等,中国生物医学工程学报,2006.25(4):p.476-480.)的工作表明，羟基磷灰石（HAp）的引入抑制了PLLA降解过程中的自催化作用，减缓了PLLA的降解速度，复合纤维体系降解液的pH值在40天内能维持在7.4-7.3之间。Jansen(Ji,W.,et al.,Biomaterials,2012.33(28):p.6604-6614.)研究了HAp对PLGA/PCL(3:1)混合纳米纤维降解行为的影响。他们的皮下植入实验证明，含羟基磷灰石的纳米纤维体内降解4周后在支架周围有较少的炎症细胞浸润和减轻的异物反应，生物相容性获得了较大的改善。这些结果都表明：选择合适的碱性调节剂对于调控基于聚酯类材料的植入体周围的组织微环境的pH维持在正常生理范围有其可行性。但是这些尝试中绝大多数研究都是用碱性无机盐来调控酸性降解产物的pH，而基于有机成分如碱性氨基酸进行调控的研究工作相对较少，且值得注意的是，关于如何调控电纺纳米纤维降解引起的pH变化的工作还十分有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降解后pH呈中性的脂肪族聚酯类纳米纤维的制备方法，该发明将仿生纤维材料中引入具生物活性的碱性氨基酸来实现对酸性降解产物的中和调控；该发明可以减轻甚至消除脂肪族聚酯类材料降解后产物呈酸性引起的炎性反应，从而改善聚酯材料的生物相容性。

本发明的一种降解后pH呈中性的脂肪族聚酯类纳米纤维的制备方法，包括：

将脂肪族聚酯类聚合物和碱性氨基酸分别溶解在溶剂中，混匀，得纺丝原液，然后进行乳液电纺，即得脂肪族聚酯类复合纳米纤维，其中脂肪族聚酯类聚合物在纺丝液中的浓度为5wt%-25wt%，碱性氨基酸在纺丝液中的含量为0.5wt%-2wt%。

所述脂肪族聚酯类聚合物为聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯中的一种或几种。

所述碱性氨基酸为精氨酸、赖氨酸、组氨酸中的一种或几种。

所述溶剂为水、乙酸、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲酸、硫酸、乙醇、甲醇、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、乙醚、二甲亚砜、三氟乙酸、六氟异丙醇、三氟乙醇中的一种或几种。

所述乳液电纺工艺参数为：电压为1-100kV，电场或接收距离为0.02-2m，喷丝头直径为1μm-2mm，纺丝原液供给速率为0.1-10mL/h，环境温度为20-60℃，环境相对湿度为20%-80%。所述脂肪族聚酯类复合纳米纤维的粒径为500nm-1200nm。

所述脂肪族聚酯类复合纳米纤维降解后pH值为6.8-7.2。

所述脂肪族聚酯类复合纳米纤维降解后pH值为6.961-7.048。