[发明专利]一种可生物降解的压电力传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种可生物降解的压电力传感器的制备方法。其步骤为：采用静电纺丝设备对掺杂了甘氨酸的海藻酸钠溶液进行纺丝；将制得的纤维膜夹在两层钼金属薄膜中间；将两根导线连接在钼金属薄膜上面，并以聚己内酯膜作为封装材料进行封装，最后用热压机进行密封处理。本发明的工艺较为简单，整个压电力传感器具有灵敏性高、可生物降解性好、响应速度快、循环稳定性好等优点，有望应用到人体内监测体内组织压力的变化，对于病人术后组织愈合的实时监测具有潜在适用性。

技术领域

本发明属于传感器制备技术领域，尤其涉及一种可生物降解的压电力传感器的制备方法。

背景技术

在中国，每年约有几千万人患有肌腱，韧带和关节损伤。受伤后。身体组织的生物力学特性发生变化，同时组织也会自我修复。类似地，硬组织（骨骼）和软组织（肌腱，皮肤，肌肉）都会产生这样的一个变化。手术和康复的目的是使组织可以恢复到受伤前的功能，生物力学特性尽可能接近受伤前。因而，通常需要一种可植入式的压力传感器去实时监测病人术后体内组织压力大小的变化，从而可以评估病人的康复情况。用于植入的压力传感器需要有较高的灵敏度和快速响应时间，除此之外，压力传感器还必须是完全可以生物降解的，以避免二次手术的需要，从而避免对病人组织的伤害。

聚己内酯具有良好的生物相容性、良好的有机高聚物相容性，以及良好的生物降解性，可用作细胞生长支持材料，自然环境下6-12个月即可完全降解。降解后的产物为CO₂和H₂O，对人体无毒，可用作生物医用材料，如可用作体内植入材料以及药物控释材料，目前已经获得美国FDA 的批准。选择钼片作为电极材料，钼是一种可生物降解的金属，已被广泛用来做心血管支架。海藻酸钠是一种从天然褐藻中提取的聚阴离子多糖（海藻酸）的钠盐，它是生物医学应用中的重要生物聚合物。因其独特的理化性质如无毒，生物相容性，生物降解性，亲水性和相对低的成本被广泛应用于药物制剂、组织工程、临床治疗、细胞培养、食品加工等领域。

甘氨酸是人体的半必需氨基酸，它存在三种晶型（α，β和γ），其中β甘氨酸在环境中是不稳定的，易转化成其他两种晶型，β甘氨酸已经被证实具有极高的压电性。在静电纺丝这一过程中，前体聚合物溶液会快速蒸发（导致高过饱和度），从而制备出β甘氨酸。此外，β甘氨酸会稳定的存在于纳米纤维中，不会在环境中转化为其他两种晶型。

目前，人们已经制备出了各种压电力传感器，如聚偏二氟乙烯（PVDF）压电力传感器、锆钛酸铅（PZT）压电力传感器等。然而，这些传感器不具有良好的生物相容性和生物可降解性，不能植入到人体内监测组织压力大小的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可生物降解的压电力传感器的制备方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种可生物降解的压电力传感器的制备方法，包括以下具体步骤：

步骤1：将海藻酸钠和聚氧化乙烯（PEO）混合并溶解在甘氨酸水溶液中，室温下搅拌形成均一的混合溶液；

步骤2：采用静电纺丝法对步骤1所得溶液进行纺丝，得到海藻酸钠压电纳米纤维膜；

步骤3：将步骤2中制得的纳米纤维膜夹在两层钼金属薄膜中间；

步骤4：将两根导线连接在钼金属薄膜上，并以聚己内酯（PCL）膜作为封装材料进行封装，再用热压机进行密封处理。

优选地，所述步骤1中，甘氨酸水溶液的质量分数为4.5%，海藻酸钠与PEO的质量比为8：2，海藻酸钠和PEO的总质量与甘氨酸的质量比为1:1。

优选地，所述步骤2中，静电纺丝参数如下：接收基材为钼片，金属针内径为0.8mm的不锈钢针头，0.6mL .h-1的推进速度，纺丝电压20kV，接收距离10cm。

优选地，所述步骤3中，纳米纤维膜与钼金属薄膜的面积均为2cm×1.5cm，钼金属薄膜的厚度为0.015mm。