[发明专利]一种聚羟基乙酸取向纳米纤维束及其制备方法

说明书

本发明公开一种聚羟基乙酸取向纳米纤维束及其制备方法。本发明纤维束由表面包裹有聚乳酸‑羟基乙酸共聚物的聚羟基乙酸纳米纤维构成。本发明方法通过优选聚乳酸与聚羟基乙酸的分子量、旋光异构体含量和混合比例，在适当的纺丝温度和纺丝速度下生产聚乳酸/聚羟基乙酸共混纤维。在上述优选的原料组分和足够强的拉伸流场等特定条件下，聚羟基乙酸纳米纤维(平均直径为50～200纳米)原位形成于聚乳酸/聚羟基乙酸共混纤维的成型过程中。本发明的定向排列聚羟基乙酸取向纳米纤维束具有优越的耐热性，可在高于120℃的温度下保持尺寸和取向结构的稳定性，具有较好的耐降解性，突破了常规聚羟基乙酸纳米纤维束易解取向和易降解的性能瓶颈。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种定向排列的聚羟基乙酸取向纳米纤维束及其制备方法。

背景技术

聚羟基乙酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，在组织工程、医疗用品、软包装材料等诸多领域具有广阔的应用前景。特别是定向排列的聚羟基乙酸取向纳米纤维束/膜，可用于生长分化呈现较高方向性的特定组织(肌肉、韧带、神经、骨等)细胞培养或人工器官模板(人工骨、人工神经导管、人工血管等)、药物缓释载体和组织修复支架等，也可用于要求利于电荷传输的有机场效应晶体管、气体传感和电化学传感等方面。这些领域都不同程度的要求定向排列的聚羟基乙酸取向纳米纤维束中的纤维具有足够小的直径，最好为纳米尺度(50～500纳米)。在组织工程领域可以增大纤维束的比表面积，为细胞粘附与增殖提供粘附位点，减少非特异性蛋白质粘附；在传感领域可以减少取向单纤维缺陷，提高电荷传输能力。此外，这些领域也要求聚羟基乙酸纳米纤维束具有较高的宏观纤维定向排列程度及单纤维分子链取向度。在组织工程领域，较高的宏观纤维定向排列程度有利于生长分化具有方向性组织细胞的培养；在传感领域，较高的单纤维分子链取向度有利于单纤维内电荷的传输。同时，较高的分子链取向度也进一步提高取向纤维束的机械性能及耐降解性能。

聚羟基乙酸纳米纤维制备的公开报道较少，已开发的定向排列聚羟基乙酸纤维束多以静电纺丝法制备。公开号为CN 104774762 A的中国发明专利申请报道了通过静电纺丝法制备的定向排列聚合物纳米纤维细胞培养板，所述聚合物包括聚羟基乙酸，其纤维直径为15～500纳米；公开号为CN 104921841 A的中国发明专利申请报道了制备双层结构人工血管，其中人工血管定向排列微米纤维内层通过类静电纺丝技术转轴收集到接收棒上，所用到聚合物亦包括聚羟基乙酸，通过调节流速、接收棒移动速度以及纺丝针头移动速度参数来控制微米纤维尺寸。此外，两相不相容体系利用熔融共混纺丝(也就是海岛法纺丝中的“不定岛”式)工艺，也可以通过溶解掉基体相制备微、纳米纤维(分散相：“岛”相)。公开号为CN 104018294A的中国发明专利申请报道了通过左旋/右旋聚乳酸共混熔融纺丝制备聚乳酸立构复合晶纳米纤维，且该纳米纤维为非取向分子链结构(Macromol.Chem.Phys.2015,216,1120-1124)，显然该体系所得生物基纳米纤维不适合相关传感领域的应用。

以上公知技术尽管能得到定向排列的聚羟基乙酸纳米纤维束，但也存在如下局限：(1)在目前技术条件下，静电纺丝的生产效率偏低、转轴收集等工艺条件复杂；(2)静电纺丝所用溶剂：六氟异丙醇具有强极性，毒性较大，不环保；(3)静电纺丝过程中，纺丝溶液浓度过低，使得聚合物分子链快速松弛，无法形成分子链取向度较高的纳米纤维；(4)在电纺和收集过程中，PGA纳米纤维中存在应力冻结，当受热至其玻璃化转变温度附近(温度高于40℃)，应力松弛，会使纳米纤维结构不稳定，比如弯曲、甚至使定向排列程度大大降低，极大地限制了其应用推广；(5)已公开报道熔融纺丝法制备聚乳酸立构复合晶纳米纤维的分子链取向度为0。因此，有必要开发新的聚羟基乙酸纳米纤维束及其制备方法以满足各种应用对其提出的包括分子链取向性在内的综合性能的较高要求。

发明内容

本发明的第一个目的是针对上述技术现状，提供一种定向排列聚羟基乙酸取向纳米纤维束。