专利名称：以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料制备方法
技术领域：
本发明涉及一种组织修复材料制备，特别涉及以左旋聚乳酸为基质的纳米纤 维支架材料的制备方法。
技术背景左旋聚乳酸(PLLA)属于a -聚酯类，其体内降解的最终代谢产物为C02和&0 , 不在体内蓄积，几乎没有毒副作用，因其可靠的生物安全性、可降解性、降解可 调性、无抗原性等特征，现已经被广泛应用于组织工程学及医学领域中。在本发明之前，利用热致凝胶化技术制备PLLA多孔支架，和天然细胞间质的 结构相似，在支架上进行神经干细胞的体外培养实验，神经干细胞能在支架上分 化，且能促进神经突的生长。利用热诱导相分离技术并通过添加PEG-PLLA制备 PLLA多孔支架，得到的孔规整且高度相连，孔径很容易控制，用于培养MC3T3-E1 细胞，4星期后细胞成功增殖。但是，上述PLLA多孔支架仍然存在着降解时间过长，降解产物易引起組织炎 症等缺陷，无法广泛应用。 发明内容本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种以左旋聚乳酸为基质的纳米纤 维支架材料的制备方法。 本发明的技术方案是以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料，其主要技术特征在于以左旋聚乳 酸为基质，通过静电纺丝，得纳米纤维支架材料，其纤维直径在50認-500run， 纤维孔隙率> 90%。本发明的另一技术方案是以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料制备方法，其主要技术步骤在于 (1)将左旋聚乳酸为基质溶解于体积比为3:1的二氯曱烷与二甲基甲酰胺混合 溶液中，磁力搅拌，离心以去除溶液中的气泡，得静电纺丝溶液； (2 )再置聚乳酸溶液于5ml的玻璃注射器中，在针头处加10kv的高电压；(3 )以0.5ml/h的速度推进玻璃注射器中的左旋聚乳酸溶液；(4 )高速旋转的金属丝滚筒接收器与针头间的距离保持在15 ~ 20cm之间，利用静电纺丝技术将此混合溶液制备成纳米纤维材料膜； (5)改性处理将所得的纳米纤维材料膜放入等离子体处理仪中，反应条件设定为放电功率40 W, NH3气流量20 ml/min,压力20 Pa,处理时间40S;将等离子体处理过的纳米纤维材料膜浸入浓度为3 mg/ml的I型胶原溶液反应，反复用去离子水清洗后浸泡，除去表面物理吸附的胶原蛋白，将左旋聚乳酸电纺纤维真空干燥，得纳米纤维支架材料。本发明的优点和效果在于制成直径在50nm- 500nm,孔隙率> 90%纳米超级有序纤维，质地柔韧，具有4交好的透水透气性能，优良的组织相容性、可控生物降解性、无抗原性。本发明还具有制备工艺简单、成本低，可实现大量生产。所制得的左旋聚乳酸(PLLA)纳米超级有序纤维支架材料能够明显促进细胞的黏附、定向迁移、生长和增殖，具有优良的生物相容性和力学性能，材料性质稳定，使用中无不安全因素产生，常规的消毒和储存不会破坏其结构和性能。 本发明的其他优点和效果将在下面继续描述。
图1——本发明的静电纺丝原理示意图(平板接收器l、接受器移动方向2、 高压电源3、纺丝溶液4、驱动装置5)。图2—一本发明中滚筒纺丝收集装置示意图(绝缘高速滚筒6、高速马达7、 高压电源3、纺丝溶液4、驱动装置5)。
具体实施方式
纳米纤维支架是近年来兴起的一种细胞培养基质，该纳米超级有序纤维支架直径范围在50nm - 500nm之间，孔隙率> 90°/。，且孔隙在三维方向上相互贯通。静电纺丝技术得到的三维纳米多孔聚合物支架在结构上与天然细胞外基质(ECM)更接近，有利于细胞的黏附生长，并且纳米纤维支架中极小的三维空隙促进细胞在生长过程中产生相互的影响，利于细胞的分化、繁殖。因此该纳米超级有序纤维支架可以提供给细胞一个更好的微环境，实现真正意义上的细胞三维生长。 利用静电纺丝技术将左旋聚乳酸制备成纳米超级有序纤维支架材料，依据上述纳米有序纤维支架和左旋聚乳酸的优点，可以相信纳米PLLA超级有序膜支架材料在组织工程领域具有广阔的应用前景。 实施例1:1.纺丝溶液的制备将左旋聚乳酸(PLLA)溶解于二氯曱烷与二曱基甲酰胺 (体积比=3: l)的混合溶液中，磁力搅拌两小时后用5000rap/min离心以去除溶 液中的气泡，即能得到均匀、稳定的纺丝溶液。2.纳米纤维膜的制备如图1所示，将上述左旋聚乳酸溶液置于驱动装置 5中，5ml的玻璃注射器中(6号针头)，在针头处加10kv的高压电源3,以0. 5ml/h 的速度推进玻璃注射器中的左4t聚乳酸溶液，利用平板接收器1作为纳米纤维的 收集装置，收集装置与针头间的距离保持在15-20cra之间。将制备的左旋聚乳酸 纳米超级有序纤维膜保存在室温下真空干燥以备用。3.纳米纤维支架材料的改性处理将步骤2中所得的纳米超级有序纤维材料 利用低温等离子体技术改性及I型胶原表面涂覆，将制备的纤维样品放入自制等 离子体处理仪中(外电极，电极间距为6cm)，配备SY型晶控射频功率源(300 W,北京微电子中心)，反应条件设定为放电功率40W, NH3气流量20ml/min， 压力20 Pa,处理时间40S。将等离子体处理过的纤维样品浸入浓度为3 mg/ml 的I型胶原(美国，Sigma公司)溶液反应24 h,反复用去离子水清洗后浸泡 24 h以除去表面物理吸附的胶原蛋白，将左旋聚乳酸电纺纤维裁减成15 mmx 15 mm大小的膜真空干燥备用。 实施例2:1. 如实施例1中的步骤1。2. 纳米纤维膜的制备如图2所示，将上述左旋聚乳酸溶液置于5ml的玻 璃注射器中(6号针头)，在针头处加lOkv的高电压，以0. 5ml/h的速度推进玻 璃注射器中的左旋聚乳酸溶液，利用高速马达7的高速旋转，绝缘高速(金属丝) 滚筒6接收器1000r/min作为纳米纤维的收集装置，收集装置与针头间的距离保 持在15-20cm之间。将制备的左旋聚乳酸纳米超级有序纤维膜保存在室温下真空 干燥以备用。3. 纳米纤维支架材料的改性处理如实施例1中的步骤3。 实施例3:l.如实施例1中的步骤1。2. 纳米纤维膜的制备如图2所示，将上述左旋聚乳酸溶液置于5ml的玻 璃注射器中(6号针头)，在针头处加lOkv的高电压，以0. 5ml/h的速度推进玻 璃注射器中的左旋聚乳酸溶液，利用高速马达7的高速旋转，绝缘高速(金属丝) 滚筒6接收器以2000r/min作为纳米纤维的收集装置，收集装置与针头间的距离 保持在15-20cra之间。将制备的左旋聚乳酸纳米超级有序纤维膜保存在室温下真 空干燥以备用。3. 纳米纤维支架材料的改性处理如实施例1中的步骤3。
权利要求
1.以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料，其特征在于以左旋聚乳酸为基质，通过静电纺丝，得纳米纤维支架材料，其纤维直径在50nm-500nm，纤维孔隙率＞90％。
2. 以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料制备方法，其步骤在于(1) 将左旋聚乳酸为基质溶解于体积比为3:1的二氯甲烷与二曱基甲酰胺混合 溶液中，磁力搅拌，离心以去除溶液中的气泡，得静电纺丝溶液；(2) 再置聚乳酸溶液于5ml的玻璃注射器中，在针头处加10kv的高电压； (3 )以0. 5ml/h的速度推进玻璃注射器中的左旋聚乳酸溶液；(4 )高速旋转的金属丝滚筒接收器与针头间的距离保持在15 ~ 20cm之间，利用 静电纺丝技术将此混合溶液制备成纳米纤维材料膜；(5)改性处理将所得的纳米纤维材料膜放入等离子体处理仪中，反应条件设 定为放电功率40 W，冊3气流量20 ml/min，压力20 Pa,处理时间40S;将等 离子体处理过的纳米纤维材料膜浸入浓度为3 mg/ml的I型胶原溶液反应，反 复用去离子水清洗后浸泡，除去表面物理吸附的胶原蛋白，将左旋聚乳酸电纺纤 维真空干燥，得纳米纤维支架材料。
3. 根据权利要求2所述的以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料制备方法， 其特征在于等离子体处理仪的外电极、电极间距为6 cm。
全文摘要
本发明涉及以左旋聚乳酸为基质的纳米纤维支架材料的制备方法。本发明将左旋聚乳酸为基质溶解于二氯甲烷与二甲基甲酰胺溶液中，搅拌、离心得静电纺丝溶液；再置聚乳酸溶液于5ml的玻璃注射器中，加高电压；推进玻璃注射器中的左旋聚乳酸溶液；利用静电纺丝技术将此混合溶液制备成纳米纤维材料膜；改性处理得纳米纤维支架材料，其纤维直径在50nm-500nm，纤维孔隙率＞90％。本发明解决了PLLA多孔支架仍然存在着降解时间过长，降解产物易引起组织炎症等缺陷。本发明具有质地柔韧，具有较好的透水透气性能，优良的组织相容性、可控生物降解性、无抗原性。
文档编号A61L27/00GK101401955SQ200810235160
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者刘长建, 卢辉俊, 卫志庆 申请人:南京大学医学院附属鼓楼医院