[发明专利]一种电场取向壳聚糖纳米纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种电场取向壳聚糖纳米纤维及其制备方法与应用。本发明的制备方法包括如下步骤：(1)壳聚糖用酸溶解成壳聚糖稀溶液；(2)将壳聚糖稀溶液置于电场中，在保持通电的情况下进行低温相分离，然后冷冻干燥得到所述的电场取向壳聚糖纳米纤维。该制备方法工艺简单易行，并且可以与具有大孔结构的三维支架材料相结合，灵活性及适应性高。本发明制备的得到的壳聚糖纳米纤维具有规整的取向排列结构，在结构性能上实现对天然细胞外基质的仿生构建，在组织工程材料领域、仿生材料领域中具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，特别涉及一种电场取向壳聚糖纳米纤维及其制备方法与应用。

背景技术

人体大多数组织的细胞外基质是由直径为50～500nm的蛋白多糖和胶原纤维构成的三维取向纳米纤维结构，对细胞黏附和调控生长行为起重要作用(Tissue Engineering2007,13(8):1845-1866)，因此制备取向排列的纳米纤维结构对仿生构建组织工程支架以促进组织再生有重要意义。壳聚糖是一种天然碱性多糖，分子结构与细胞外基质中的糖胺聚糖相似，具有良好的生物相容性和生物降解性，在组织工程领域已被广泛应用。本课题组前期已研发了一种壳聚糖纳米纤维的相分离制备的专利技术(ZL200910214403.5)，通过将壳聚糖稀溶液在液氮条件下相分离可得到直径为50～500nm的纳米纤维，但得到的壳聚糖纳米纤维是无规排列的，为了获得仿生结构的壳聚糖纳米纤维，需要使无规排列的壳聚糖纳米纤维有规则地取向排列。

目前制备取向排列聚合物纳米纤维的主要方法是静电纺丝，采用高压电场和喷射高粘度的聚合物流体，在高压电场中聚合物流体表面会带上静电，在强电场力作用下发生取向，形成取向排列的聚合物纳米纤维。但静电纺丝技术需要特殊的设备，工艺较复杂；同时该技术无法与其他可制备具有三维大孔结构的支架材料制备工艺结合，以获得组织工程三维支架材料所需要的直径为几百微米的大孔结构(Biomaterials 2005,26:2603-2610)。

在前期研究中，本课题组利用相分离技术已成功制备出壳聚糖纳米纤维(ZL200910214403.5)，并成功将壳聚糖纳米纤维引入到三维多孔支架材料(如聚乳酸多孔支架Materials Science and Engineering C 2012,32:1496-1502和聚碳酸亚丙酯多孔支架Journal of Materials Science:Materials in Medicine 2012,23:517-525)的大孔结构中，但由于壳聚糖分子链在稀溶液中呈无规线团，仅通过相分离技术得到的大孔结构中的壳聚糖纳米纤维是无规排列的。要想在支架大孔中获得像细胞外基质中胶原纤维那样的取向排列结构，需要在相分离制备壳聚糖纳米纤维过程中施加一取向力，但如何在获得复杂体系中获得取向力并与相分离技术有机结合，成为目前的技术难题。

因此，如何结合相分离技术获得取向排列的聚合物纳米纤维成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电场取向壳聚糖纳米纤维的制备方法，采用简单的工艺实现对天然细胞外基质的仿生制备。

本发明的另一目的在于提供通过所述的制备方法制得的电场取向壳聚糖纳米纤维。

本发明的又一目的在于提供所述的制备方法或所述的电场取向壳聚糖纳米纤维的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种电场取向壳聚糖纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)壳聚糖用酸溶解成壳聚糖稀溶液；

(2)将步骤(1)所得壳聚糖稀溶液置于电场中，在保持通电的情况下进行低温相分离，然后冷冻干燥得到所述的电场取向壳聚糖纳米纤维。

为更好地实现本发明：