一種採用禽蛋殼膜蛋白製備共混型電紡纖維膜的方法

2023-10-20 01:44:42

專利名稱：一種採用禽蛋殼膜蛋白製備共混型電紡纖維膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種共混型電紡纖維膜的製備方法，特別涉及一種採用禽蛋殼膜蛋白和生物 可降解高分子材料共混製備電紡纖維膜的方法，屬於組織工程支架材料領域。
背景技術：
靜電紡絲(Electrospi皿ing)是一種利用聚合物溶液或熔體在強電場作用下的噴射作用進 行紡絲加工的工藝。由靜電紡絲加工得到的纖維產品稱為電紡纖維(Electrospun Fiber)。 電紡纖維最大的特點是直徑非常小，比常規方法製得的纖維直徑小几個數量級，其直徑範圍 一般在3nm lnm。電紡纖維無紡布孔隙率高、比表面積大、纖維精細程度與均一性高、長 徑比大，這些由傳統紡絲方法所無法獲得的優良特性，賦予了電紡纖維廣闊的應用前景。目 前，在納米複合材料、傳感器、傷口敷料、膜分離以及組織工程等領域，電紡纖維都得到了 廣泛的應用研究。
電紡纖維膜使用的原料，通常根據其所要應用的領域選取。作為組織工程支架的材料， 希望其具有良好的生物相容性和可降解性，因此常使用可降解的生物相容性高分子作為靜電 紡絲的原料，如聚乳酸、纖維素、聚氧乙烯等，除此之外，也有同時使用兩種以上高分子共 混進行靜電紡絲，使各個組分的優點發生協同作用，得到性質優良的組織工程支架。雖然使 用這些高分子為原料製備的靜電紡絲膜具有可降解特性，但其生物相容性往往受到材料本身 性質的限制，並不十分良好。可溶性蛋殼膜蛋白是以雞、鴨或鵝蛋殼膜為原料經不同溶解處 理得到的一種大分子蛋白質，具有優良的生物相容性，但是因其分子量小、交聯程度低，用 其製備的靜電紡絲膜強度低且脆性大，不能應用於支架材料。

發明內容
本發明的目的是在聚合物共混靜電紡絲的基礎上，提出一種具有生物相容性和生物可降 解性特徵的共混型電紡纖維膜的製備方法，在保留原料高分子可降解特性的基礎上，使其生 物相容性得到大幅度提高，同時具有一定的機械強度。
本發明的技術方案如下
一種採用禽蛋殼膜蛋白製備共混型電紡纖維膜的方法，其特徵在於該方法按如下步驟進
行
將禽蛋殼膜蛋白和生物可降解高分子材料溶解在共溶劑中，製得濃度為0. 01 0. 5g/ml 的紡絲溶液，溶質中所述的禽蛋殼膜蛋白的質量百分含量為1% 90%;所述的生物可降解高 分子材料採用天然或人工合成的生物可降解高分子材料中的一種或幾種的混合；
使用靜電紡絲裝置將紡絲溶液製成電紡纖維膜。本發明所述的天然高分子材料採用海藻酸鈉、絲素或纖維素；人工合成高分子材料採用聚 -e-徑丁酸(raB)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚氧乙烯(PE0)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亞丙 酯(PPC)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚苯硫醚(PPS)。
本發明中用以配製以上紡絲溶液所用的共溶劑為六氟異丙醇、六氟異丙酮、氫氧化鈉水 溶液、醋酸水溶液、二氯甲烷、三氯甲垸或二氯乙醇，這些溶劑既可以單獨使用，也可以幾 種混合使用。
本發明所述的禽蛋殼膜蛋白是原生雞、鴨或鵝的蛋殼膜通過任一方法處理製備得到可溶 性蛋殼膜蛋白。
本發明具有以下優點及突出性效果
本發明由於採用可降解高分子材料與可溶性蛋殼膜蛋白共混製備電紡纖維膜，可使電紡 纖維膜既具有良好的生物可降解性，也可使其生物相容性得到大幅度提高，同時電紡纖維膜 的強度也能得到很好的保證。


圖1為雞蛋殼膜蛋白-聚碳酸亞丙酯共混靜電紡絲膜的電子顯微鏡寫真。
圖2為NIH3T3細胞在雞蛋殼膜蛋白-聚碳酸亞丙酯共混靜電紡絲膜上生長3天後的電子
顯微鏡寫真o
具體實施例方式
本發明提供的一種採用禽蛋殼膜蛋白製備共混型電紡纖維膜的方法，其具體步驟如下
1) 將禽蛋殼膜蛋白和生物可降解高分子材料溶解在共溶劑中，製得濃度為0.01
0.5g/ml的紡絲溶液，溶質中所述的禽蛋殼膜蛋白的質量百分含量為1% 90%;所述的生物可 降解高分子材料採用天然或人工合成的生物可降解高分子材料中的一種或幾種的混合；
所述的天然高分子材料優選採用海藻酸鈉、絲素或纖維素；人工合成高分子材料優選採 用聚-e-羥丁酸、聚羥基脂肪酸酯、聚氧乙烯、聚乳酸、聚碳酸亞丙酯、聚丁二酸丁二醇酯 或聚苯硫醚。所用的共溶劑優選為六氟異丙醇、六氟異丙酮、氫氧化鈉水溶液、醋酸水溶液、 二氯甲垸、三氯甲垸和二氯乙醇中的一種或幾種的混合。
所述的禽蛋殼膜蛋白優選採用原生雞、鴨或鵝的蛋殼膜通過任一方法處理製備得到可溶性 蛋殼膜蛋白。
2) 使用靜電紡絲裝置將紡絲溶液製成電紡纖維膜。 下列實例進一步說明本發明。本發明以下實施方案都只能是對本發明的說明，而不能限
制本發明。例如，實施例中所用的電紡絲條件，只要在合理的條件狀態下，實現了對本發明 中電紡纖維膜的紡絲製備，就應在本發明的範圍內。
實施例l:在燒杯中加入六氟異丙醇3毫升，雞蛋殼膜蛋白(SEP) 0.075g (為溶質總量 的50%，質量百分數，他同)，攪拌，待其溶解後，加入聚碳酸亞丙酯(PPC) 0.075g (50%)，攪拌使其溶解，得到濃度為0. 05g/ml的紡絲溶液。將配製好的紡絲溶液倒入靜電紡絲機的紡 絲液儲槽中，調整紡絲電壓為15kV，紡絲接收距離為20釐米，開始紡絲。待紡絲液儲槽中 紡絲液用盡，取出電紡纖維膜，真空下脫除溶劑6小時。圖l為雞蛋殼膜蛋白-聚碳酸亞丙酯 共混電紡纖維膜的電子顯微鏡寫真，圖2是在該電紡纖維膜上進行NIH3T3細胞培養3天後的 電子顯微鏡寫真，可以看出NIH3T3細胞在該膜上的黏附和生長情況良好，膜具有良好的生物 相容性。
實施例2:將實施例1中雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0. 045g(30%)，聚碳酸亞丙酯(PPC) 的量改為0.105g (70%),溶劑使用六氟異丙酮，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好 的生物相容性。
實施例3:將實施例1中雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0. 015g(10%)，聚碳酸亞丙酯(PPC) 的量改為0.135g (90%)，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例4:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0. 003g (1%),聚碳酸亞丙酯的量改為聚乳酸(PLA) 0.297g (99%)，紡絲電壓為25kV，紡絲接收距 離為25cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例5:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0.06g (20%)，聚碳酸亞丙酯的量改為聚乳酸(PLA) 0.24g (80%)，溶劑使用二氯甲烷，紡絲電壓 為25kV，紡絲接收距離為25cm，製備方法同實施例1，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例6:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0.27g (90%)，聚碳酸亞丙酯的量改為聚乳酸(PLA) 0.03g (10%)，溶劑使用三氯甲烷，紡絲電壓 為25kV，紡絲接收距離為25cm，製備方法同實施例1，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例7:將實施例1中溶質濃度改為0. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白改為鴨蛋殼膜蛋白(SEP)， 用量改為0.03g (10%)，聚碳酸亞丙酯的量改為聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 0.27g (90%)，紡 絲電壓為20kV，紡絲接收距離為15cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相 容性。
實施例8:將實施例1中溶質濃度改為0. lg/ml,雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0. 09g (30%)，聚碳酸亞丙酯的量改為聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 0.21g (70%)，溶劑實用二氯乙醇， 紡絲電壓為20kV,紡絲接收距離為15cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物 相容性。
實施例9:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0.06g (20%),聚碳酸亞丙酯的量改為海藻酸鈉(SA) 0. 12g (40%)和聚氧乙烯(PEO) 0. 12g (40%)， 溶劑實用醋酸水溶液，紡絲電壓為20kV，紡絲接收距離為20cm，製備方法同實施例l，電紡 纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例10:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0.09g(30%),聚碳酸亞丙酯的量改為聚-e-羥丁酸(PHB) 0.21g (70%),紡絲電壓為20kV，紡絲 接收距離為20cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例ll:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0.09g (30%)，聚碳酸亞丙酯的量改為聚羥基脂肪酸酯(PHA) 0.21g (70%)，紡絲電壓為20kV，紡 絲接收距離為20cm,製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例12:將實施例l中溶質濃度改為O. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為O. 15g (50%)，聚碳酸亞丙酯的量改為聚苯硫醚(PPS) 0.15g (50°/。)，紡絲電壓為20kV，紡絲接收 距離為20cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。
實施例13:將實施例l中溶質濃度改為0.1g/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0.09g (30%)，聚碳酸亞丙酯的量改為絲素0.21g (70%)，溶劑使用氫氧化鈉水溶液，紡絲電壓為 20kV，紡絲接收距離為20cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。 實施例14:將實施例1中溶質濃度改為0. lg/ml，雞蛋殼膜蛋白(SEP)的量改為0. 06g (20°/。)，聚碳酸亞丙酯的量改為纖維素0.24g (80%),溶劑使用氫氧化鈉水溶液，紡絲電壓 為20kV，紡絲接收距離為20cm，製備方法同實施例l，電紡纖維膜具有良好的生物相容性。 比較例l:製備方法同實施例l，將聚碳酸亞丙酯(PPC)的用量改為O. 15g (100%)，不 添加雞蛋殼膜蛋白，在其電紡纖維膜上進行NIH3T3細胞培養3 7天，其表面上細胞生長狀 況較差，僅有少量黏附。
比較例2:製備方法同實施例6，將聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的用量改為0.30g (100%)， 不添加雞蛋殼膜蛋白，在其電紡纖維膜上進行NIH3T3細胞培養3 7天，其表面上細胞黏附 極少。表1不同紡絲條件下電紡纖維膜的性質
序號蛋殼膜蛋白 (%)組分2 (%)細胞生物活 性
實施例150PPC50良好
實施例230PPC70良好
實施例310PPC90良好
實施例41PLA99良好
實施例520PLA80良好
實施例690PLA10良好
實施例710PBS90良好
實施例830PBS70良好
實施例920SA40良好
PE040
實施例1030PHB70良好
實施例1130PHA70良好
實施例1250PPS50良好
實施例1330絲素70良好
實施例1420纖維素80良好
比較例10PPC100較差
比較例20PBS100極差
權利要求
1.一種採用禽蛋殼膜蛋白製備共混型電紡纖維膜的方法，其特徵在於該方法按如下步驟進行1)將禽蛋殼膜蛋白和生物可降解高分子材料溶解在共溶劑中，製得濃度為0.01～0.5g/ml的紡絲溶液，溶質中所述的禽蛋殼膜蛋白的質量百分含量為1％～90％；所述的生物可降解高分子材料採用天然或人工合成的生物可降解高分子材料中的一種或幾種的混合；2)使用靜電紡絲裝置將紡絲溶液製成電紡纖維膜。
2. 按照要求l所述的一種採用禽蛋殼膜蛋白製備電紡纖維膜的方法，其特徵在於所述 的天然高分子材料採用海藻酸鈉、絲素或纖維素；人工合成高分子材料採用聚-日-輕丁酸、 聚羥基脂肪酸酯、聚氧乙烯、聚乳酸、聚碳酸亞丙酯、聚丁二酸丁二醇酯或聚苯硫醚。
3. 按照權利要求1所述的具有生物相容性和生物可降解性特徵的共混型電紡纖維膜的制 備方法，其特徵在於，所用的共溶劑為六氟異丙醇、六氟異丙酮、氫氧化鈉水溶液、醋酸水 溶液、二氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙醇中的一種或幾種的混合。
4. 按照要求l所述的一種採用禽蛋殼膜蛋白製備電紡纖維膜的方法，其特徵在於所述 的禽蛋殼膜蛋白是原生雞、鴨或鵝的蛋殼膜通過任一方法處理製備得到可溶性蛋殼膜蛋白。
全文摘要
一種採用禽蛋殼膜蛋白製備共混型電紡纖維膜的方法，屬於組織工程支架材料技術領域。該方法的特徵是將一種或幾種天然的或合成的生物可降解性高分子與可溶性蛋殼膜蛋白共同溶解在共溶劑中，通過靜電紡絲的工藝製成電紡纖維膜。本方法操作簡單，產品電紡纖維膜具有良好的生物相容性和可降解性，並且具有一定的機械性能，製得的電紡纖維膜可應用於組織工程支架材料、外科敷料等領域。
文檔編號D01D5/00GK101575771SQ200910086829
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月8日 優先權日2009年6月8日
發明者建 於, 曦 熊, 郭朝霞, 陸建巍 申請人:清華大學