[发明专利]一种高含量海藻酸钠纳米纤维膜及其静电纺丝维制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体地是涉及一种高含量海藻酸钠纳米纤维膜及其静电纺丝制备方法。

背景技术

海藻酸钠是一种从天然褐藻中提取的天然阴离子水溶性多糖，由有两种单体β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古罗糖醛酸（G）组成，其结构与细胞外基质中多糖成分相似。海藻酸钠具有优良的生物相容性和可降解性，无毒副作用并且不会引起抗原反应，它已显示出适用于各种组织工程应用，如皮肤，软骨，骨，神经组织等。

在人体组织中的天然细胞外基质主要有蛋白多糖（葡萄氨聚糖（GAG））和纤维蛋白组成，它们两个都具有纳米结构成分；研究表明纳米结构支架有助于细胞黏附和增殖，功能要比微米尺度要高；这是由于聚合物纳米纤维可以潜在的模仿天然细胞外基质结构、化学组成和机械性能，在这种情况下，它们作为支架材料指导细胞的行为和功能，直到宿主细胞能够再生出一个新的天然基质。因此聚合物纳米纤维在再生医学和组织工程领域引起广泛研究。

海藻酸钠由于其与细胞外基质相似的成分及优良性能，在再生医学和组织工程领域有着巨大的潜在应用前景；但是由于海藻酸钠是一种聚电解质，纯海藻酸钠静电纺是非常困难的；目前，实现海藻酸钠静电纺丝的方法一般有以下几种：（1）加入强极性溶剂和表面活性剂，以增强海藻酸钠分力链的灵活性和纠缠度并降低表面张力，使海藻酸钠有足够的缠结度形成纤维；（2）引入可纺性水溶性聚合物作为载体聚合物与之混纺以促成海藻酸钠的静电纺丝，这主要是利用了载体聚合物的高纠缠度，即使在海藻酸钠存在的情况下也能够形成纤维。

现有技术中，利用上述原理实现海藻酸钠静电纺丝制备纳米纤维膜的技术方案也有很多，比如：

公开号CN101011597A的发明专利申请“以海藻酸钠为基质的纳米纤维支架材料及其制备方法”，借助强极性溶剂丙三醇，及载体聚合物聚氧化乙烯或聚乙烯醇，制备了海藻酸钠与聚氧化乙烯或聚乙烯醇质量比为6:4-9:1的纳米纤维膜材料，该材料中，海藻酸钠和聚氧化乙烯或聚乙烯醇的含量为90%-95%，丙三醇含量为5%-10%；改材料使用了化学试剂丙三醇并且残留较多，在作为支架材料使用时，存在较大安全风险。

公开号CN101230150A的发明专利申请“纯海藻酸钠纳米纤维膜材料的制备方法”，以甘油或甘油和乙二醇的混合物为改性剂，水或水和乙醇的混合物为溶剂，以沉浸在含有氯化钙的乙醇水溶液的铜网作为接收器制得了纯海藻酸钠纳米纤维膜；改方法制得的海藻酸钠纳米纤维膜纯度较高，但存在过程较为繁琐，效率较低的问题，且同样具有化学试剂残留的问题。

公开号CN103046162A的发明专利申请“一种改性海藻酸钠电纺纳米纤维的制备方法”，以EDC-HCl作为催化剂将海藻酸钠与辛胺反应制得改性的海藻酸钠，然后将2%的改性改性海藻酸钠溶液与8%的PVA溶液以2:8比例混合进行静电纺丝制得改性海藻酸钠纳米纤维膜。该方法制得的纳米纤维膜不用进行交联处理就具有较好的疏水性能。但是存在海藻酸钠含量较低的问题会影响其使用性能。

总之，上述技术方案以及其它类似的制备海藻酸钠纳米纤维膜的方法普遍存在两个问题：（1）制备过程中有改性剂、强极性溶剂等化学试剂使用，使得制得的纳米纤维膜上有试剂残留，从而存在安全风险；（2）不添加化学试剂与其它可纺性聚合物混合静电纺丝制得的纳米纤维膜中海藻酸钠含量很低，限制了纳米纤维膜的性能，制约了其应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题而提供了一种高含量海藻酸钠纳米纤维膜的静电纺丝制备方法；该材料由海藻酸钠或海藻酸钠和聚乙烯醇组成，其中海藻酸钠的绝对含量为42.5wt%-100wt%，纤维平均直径在100nm-150nm之间；制备方法简单易行，且无任何有害物质添加。

本发明为实现上述目的采取以下技术方案：将海藻酸钠溶液与聚氧化乙烯溶液或聚氧化乙烯和聚乙烯醇溶液以一定比例混合均匀；混合均匀后再加入0.5wt%-2wt%的表面活性剂TX-100再进行混合均匀；将混合均匀的纺丝液注入针管中，利用静电纺丝装置制得纳米纤维膜。纳米纤维膜再在烘箱中高温处理1-3h去掉聚氧化乙烯得到海藻酸钠或海藻酸钠/聚乙烯醇纳米纤维膜，所得的纳米纤维膜的平均直径在100nm-150nm。

本发明的具体制备方法为：