[发明专利]一种高性能生物基复合膜及其制备方法

说明书

一种高性能生物基复合膜及其制备方法属于功能材料技术领域。本发明主要以聚乳酸为基体，纤维素纳米晶为增强填料，用静电纺丝法制备复合纤维膜膜，纤维素纳米晶的加入使得复合膜的储能模量最高可提高500％左右，吸水后的储能模量最高可提高900％左右，复合膜的储能模量明显提高，孔隙较大，细胞可以有效地在纤维膜上进行吸附生长，机械强度也有所提高，纤维素纳米晶的加入进一步拓宽了聚乳酸在生物医药领域的应用。本发明使用酸解法制备纤维素纳米晶，纤维素原料来源广泛，酸解法操作简单易行，产品价格低廉。本发明起到医用支架的作用，促进药物的吸收和细胞的生长。

技术领域：

本发明涉及一种高性能生物基复合膜及其制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

聚乳酸是一种综合性能良好的生物可降解材料，在生物医用领域可用作医用缝合线、可吸收防粘连材料以及生物支架等。但是，聚乳酸基生物医用防粘连和医用支架材料，存在机械强度不高、制造成本大、价格高等问题，影响了其推广应用价值，而且，聚乳酸吸水性能差，不利于生物体细胞进入膜的空隙，进行黏附和生长。人体内水分占70％左右，可通过改善聚乳酸的吸水性能，增强复合材料的机械性能，拓宽应用范围。

聚乳酸作为生物医用缝合线机械强度不理想，无法满足各种类型的临床医学治疗，为克服这一问题，有学者将聚乳酸与一种或一种以上的高分子聚合物进行熔融共聚，使产物机械强度提高，但得到的共混缝合线生物降解性能降低，同时还易出现受伤组织肿胀等不良影响。

以聚乳酸为原料制备的生物医用支架制作工艺复杂且成本较高，产品的强度效果不明显，还存在降解速度不易控制的现象，有学者将聚乳酸与生物体的蛋白进行复合，制备的产品降解速度有所改善，诱导了生物体自身受创细胞的增殖，但是产品的强度变化不甚明显。

聚乳酸与聚乙烯醇制备得到的复合膜是良好的防粘连产品，可有效改善外科组织的粘连现象，但其产品膜较厚，空隙较小，细胞不易进入，无法与周围环境进行物质交换，细胞的增殖与分化受影响，创伤组织愈合时间延长。

纤维素纳米晶是从天然纤维素中直接提取，经处理后得到的具有纳米尺寸结构和良好的生物可降解性、生物相容性、可再生性以及高结晶度等特性的可再生物质，应用潜力巨大，引起了人们广泛的关注和探究。纤维素纳米晶表面分布着大量羟基结构，将纤维素纳米晶加入聚合物中，其羟基与聚合物形成氢键网络结构，可有效地增强聚合物的力学性能。目前纤维素纳米晶的制备方法有无机酸水解法(最常用的方法)、纤维素酶水解法和TEMPO/NaClO/NaBr氧化法。专利CN106947133B介绍了环氧化天然橡胶的水响应性研究，纤维素纳米晶与环氧化天然橡胶通过乳液共混的方式制备了功能弹性体，利用纤维素纳米晶表面分布的羟基与高聚物形成氢键作用，提高了纤维素纳米晶在弹性体中的增强效果。有学者将纤维素纳米晶与聚氨酯等高聚物通过浇注、蒸发溶剂等方式制备了复合膜，复合膜的机械强度得以提高，但复合膜的孔隙率极低，作为医用材料不易通过细胞，阻碍了药物的释放与吸收。之后有学者将纤维素纳米晶与聚丙烯腈通过静电纺丝技术制备了纤维膜，改善了孔隙率低的问题，但其是合成高分子纤维膜，不具有可再生性、生物相容性以及可降解性，机械强度差。

本发明主要以可再生的聚乳酸为基体，纤维素纳米晶为增强填料，用静电纺丝法制备复合纤维膜膜。纤维素纳米晶的加入使得复合膜的储能模量最高可提高500％左右，吸水后的储能模量最高可提高900％左右，复合膜的储能模量明显提高，孔隙较大，细胞可以有效的在纤维膜上进行吸附生长，机械强度也有所提高，纤维素纳米晶的加入进一步拓宽了聚乳酸在生物医药领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能生物基复合膜及其制备方法。本文将纤维素纳米晶加到聚乳酸中，采用静电纺丝技术制得一种填料与聚合物基体协同作用的高敏感性的一种高性能生物基复合膜及其制备方法。

一种高性能生物基复合膜的制备方法如下：

(1)纤维素纳米晶混合液的制备方法