[发明专利]一种陶瓷基核壳纤维的制备方法

说明书

本发明提供了一种陶瓷基核壳纤维的制备方法，包括将钙源材料添加至溶剂中溶解后加入硅源材料，在酸性环境中反应，陈化后得到陶瓷材料前驱体溶液；将助纺丝剂溶于乙醇中，得到混合液A；按照质量比为1:1将陶瓷材料前驱体溶液以及混合液A混合制备纺丝液；将纺丝液通过静电纺丝法制备获得纤维膜；将纤维膜放置于马弗炉内进行烧结处理，再自然降温至室温，得到陶瓷基核壳纤维。本发明制备陶瓷基核壳纤维的设备简单，工艺简单容易操作，容易清洗，制备的陶瓷基核壳纤维表现出更稳定的核壳结构，整体均匀，细胞亲和性更优异，利于细胞在材料表面贴附生长。

技术领域

本发明涉及生物材料制备领域，具体而言，涉及一种陶瓷基核壳纤维的制备方法。

背景技术

生物活性陶瓷材料以人工替代骨的身份应用于骨组织工程，由于其具有特定的生物学、生理功能，广受研究者和临床医生的青睐。生物活性陶瓷通常以陶瓷块、颗粒、粉末或骨水泥的形式作为骨修复材料，相比之下，陶瓷纤维以其类天然细胞外基质的微观拓扑学结构、高孔隙率、高比表面积能够提供更理想的骨区微环境，达到更佳的骨修复效果，陶瓷纤维在骨修复领域应用越来越广泛。陶瓷纤维的制备方法可包括模板辅助合成法、自组装、静电纺丝等，其中静电纺丝是目前最通用的纤维制造技术，可制备连续、直接可控的纤维，但上述方法难以制备获得具有核壳结构的陶瓷纤维。具有不同核层与壳层组成的陶瓷纤维，表现出来的理化性能如亲水性、降解性能等和生物学性能如细胞粘附性、细胞亲和性是完全不同的，可以根据实际需求将特定的陶瓷材料制备成纤维的壳层，选择合适的纤维核层与壳层，能够赋予材料新的性能，发挥核壳材料的优势，取长补短。但现有技术中通过模板辅助合成法、自组装或静电纺丝制备出均相核层纤维，再通过特定的技术方法在纤维表面进行矿物沉积或者涂层制备壳层物质，从而得到具有核壳结构的陶瓷纤维，总体上具有制备工艺复杂，不均匀、设备要求高以及设备清洗困难的问题。

综上，在制备陶瓷基核壳纤维领域，仍然具有亟待解决的上述问题。

发明内容

基于此，为了解决现有技术中制备陶瓷基核壳纤维存在的工艺复杂，不均匀、设备要求高以及设备清洗困难的问题，本发明提供了一种陶瓷基核壳纤维的制备方法，具体技术方案如下：

一种陶瓷基核壳纤维的制备方法，包括以下步骤；

将钙源材料添加至溶剂中，在超声条件下完全溶解后，继续加入硅源材料，在酸性环境中反应，于35℃-40℃下搅拌陈化2d-4d，得到陶瓷材料前驱体溶液；

将助纺丝剂溶于乙醇中，得到混合液A；

按照质量比为1:1将所述陶瓷材料前驱体溶液以及所述混合液A混合，然后放置于35℃-40℃的水浴中陈化搅拌2d-4d后得到纺丝液；

将所述纺丝液通过静电纺丝法制备获得纤维膜；

将所述纤维膜放置于马弗炉内进行烧结处理，再自然降温至室温，得到陶瓷基核壳纤维。

进一步地，所述钙源材料包括钙源。

进一步地，所述钙源材料还包括锌源、锶源、镁源、锰源中的一种或多种。

进一步地，所述钙源材料与所述硅源材料的质量比为1:1-3。

进一步地，所述助纺丝剂为聚乙烯醇缩丁醛乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或多种。

进一步地，所述助纺丝剂占所述混合液A的8-12wt％。

进一步地，所述静电纺丝法的工艺条件为：滑块的运动速度为40mm/min，金属电极与接收无纺布之间的距离为22cm-25cm，电压为30kV-33kV，电流低于0.003mA，无纺布运动速度为1mm/min，纺丝温度为25℃-35℃，湿度低于20％。