[发明专利]纳米莲纤维/海藻酸盐多孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医用多孔材料的制备及海藻酸钠的加工利用领域，特别涉及一种氧化海藻酸钠为基材的纳米莲纤维/海藻酸盐多孔材料及其制备方法。

背景技术

生物材料的选择决定了所构建的多孔支架材料生物相容性的优劣。海藻酸钠是从海藻植物里提取的天然材料，是美国食品药品管理局(FDA)批准用于组织工程等医学领域的天然生物材料之一。海藻酸钠这种多糖具有与皮肤真皮基质成分——氨基聚糖类似的结构，生物相容性良好，皮肤成纤维细胞、肝细胞、软骨细胞和成骨细胞等均易在海藻酸盐多孔材料中成活并形成细胞外基质，同时海藻酸钠还具备良好的成膜性、凝胶性、吸湿性、阻隔细菌等特性，因此应用广泛。纯海藻酸钠用作组织工程支架材料，尚存在力学性能较差、降解速率缓慢的不足，为此，CN 103243557 A公开了一种氧化海藻酸钠改性的纺织纤维及制备方法和应用，其通过选用氧化海藻酸钠与纤维素、蛋白质等高分子的反应在传统纺织产品的表面结合一层具有优良生物活性的海藻酸生物高分子，以提高纺织纤维的亲水性及吸附金属离子的性能，优化纺织品的使用性能。传统方法中常用氯化钙交联构建海藻酸盐材料，主要缺点在于钙离子会与体液中钠离子交换，重新形成可溶的海藻酸钠，材料的降解速率难以控制。化学交联则是聚合物之间以化学键的形式连接而成三维网络结构，不与体液中的钠离子发生交换，有利于降解速率的稳定。现有技术中常见的化学交联剂己二醇二酰肼、聚乙二醇-二胺等二肼或二胺等具有毒性，难以完全彻底去除，在使用后容易伤害人体细胞与组织。

人体细胞外基质由蛋白和多糖组成，具有纳米纤维交织结构，而由植物纤维制备的纳米纤维素材料在结构上与之相似，因其巨大的比表面积而使细胞接触点增多，单位体积内可粘附大量细胞，促进组织器官的再生。因此由纳米纤维素制备的具有三维纳米纤维结构的支架材料能最大程度结构仿生。同时，因其力学性能良好，纳米纤维素作为多孔支架材料的研究日趋活跃，但纳米纤维素存在人体环境内基本不能降解的缺点；而理想的多孔支架材料需要具有合适的降解速率以匹配不同组织的再生修复，要实现在材料降解的同时组织同步再生是组织工程研究中急需解决的技术瓶颈之一。

发明内容

本发明提出了一种纳米莲纤维/海藻酸盐多孔材料及其制备方法，以海藻酸钠和莲纤维为原料，采用氧化法对二者进行降解可控改性后得氧化后的海藻酸钠和纳米莲纤维，进而选用纳米莲纤维作为增强体，氧化后的海藻酸钠作为基材，羧甲基壳聚糖作为交联剂，采用冷冻干燥法制备得到蜂窝状结构的多孔材料，该多孔材料具有良好的吸水性、生物可降解性和生物相容性。

本发明的任务之一在于提供一种纳米莲纤维/海藻酸钠多孔材料(AFC)，其技术解决方案为：

一种纳米莲纤维/海藻酸钠多孔材料，其是由下述原料制成，各原料所占重量百分比为：纳米莲纤维0.02％～0.08％、氧化海藻酸钠1％～20％、羧甲基壳聚糖0.6％～10％、余量为溶剂，所述溶剂选用去离子水、蒸馏水、生理盐水、注射用水或林格氏液中的一种。

当纳米莲纤维的重量百分比为0.02％～0.06％时，制备得到的纳米莲纤维/海藻酸钠多孔材料的断裂伸长率为5.09％～7.73％，所述多孔材料降解14天后，降解速率为59.16％～69.93％。

当纳米莲纤维的重量百分比为0.06％时，制备得到的纳米莲纤维/海藻酸钠多孔材料的断裂伸长率为7.73％，所述多孔材料降解14天后，降解速率为59.16％。

本发明的任务之二是提供一种上述纳米莲纤维/海藻酸钠多孔材料的制备方法，其具体步骤为：

a 取一定量的海藻酸钠溶于去离子水中，然后加入高碘酸钠在常温下反应，得质量分数为1～20％的氧化海藻酸钠溶液；

b 制备纳米莲纤维，首先从废弃农作物莲叶柄中抽取莲纤维，将抽取得到的莲纤维进行化学预处理，得到预处理后的莲纤维；

c 接步骤b，首先，将上述预处理后的莲纤维放入容器中，加入NaOH溶液浸泡，用去离子水冲洗至中性，加水在磁力搅拌器上搅拌，使纤维完全分散；然后加入四甲基哌啶氧化物(TEMPO)和溴化钠，分散均匀后，再加入次氯酸钠并滴加氢氧化钠，保持pH在9～10；待pH值不变，加入乙醇终止反应；最后，用去离子水离心洗涤，去除残余药品，经冷冻干燥处理，得纳米莲纤维，对所述纳米莲纤维分别进行碱洗、水洗、搅拌使其完全分散；

d 按照重量百分比分别称取一定重量的氧化海藻酸钠溶液、纳米莲纤维和交联剂，保持温度为20℃～50℃，交联得到纳米莲纤维/海藻酸钠多孔材料。