基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法

本发明涉及一种功能纤维及其制备方法，尤其是一种适用于纤维制备中基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法。

背景技术：

1、纤维是一种具有长径比大、比表面积大、孔隙率高等优点的一维线性材料，目前已被广泛用于过滤、催化、生物医学、传感器防护等诸多领域。近年来的研究表明，通过将多种材料进行复合，可以得到性能更加优异的纤维材料。目前，利用静电纺丝技术制备的复合型纤维材料已受到了研究人员的广泛关注。这种复合型纤维不仅弥补了单一材料的缺点，而且还具备了一些新的优异功能，因此可以将其拓展到更多的应用领域。

2、核壳纤维是一类通常具有双层或多层的纤维材料，其外壳和内核都具有载药功能，尤其是内核可作为生物活性物质的理想载体。而且，通过将形成核层和壳层的溶液同时进行电纺，可以有效解决某些壳层聚合物可纺性差、不能单独电纺成纤维这一难题。另外，与传统的由单一材料制成的纤维相比，核壳型纤维可以综合核层与壳层两种材料的性能优势，因此已在组织工程、药物缓释、污水治理、锂离子电池、催化剂等领域得到了广泛的应用。

3、乳液静电纺丝技术(简称乳液电纺)是制备核壳纤维的一种行之有效的技术，具有设备简单、可控性强、应用领域广泛且易于大规模生产等优点。乳液电纺技术的装置与传统静电纺丝的装置完全相同。两者最大的区别在于，乳液电纺所用的纺丝液是乳液。在乳液电纺过程中，水相和油相首先在表面活性剂的作用下形成稳定的油包水或水包油型乳液，随后再采用传统单轴静电纺丝设备进行纺丝。在乳液静电纺丝过程中，射流被拉伸，溶剂快速挥发，形成了由外到内的黏度梯度，致使内相的液滴快速向中心方向聚集，在电场作用下两相相互融合，从而形成核壳结构的纳米纤维。

技术实现思路

1、技术问题：本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种通过乳液静电纺丝技术制备具有双载药功能的聚己内酯复合纤维的方法，以解决传统方法所得纤维存在的功能不足、应用领域受限等问题。

2、技术方案：本发明的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，包括利用以聚己内酯(pcl)、水溶性聚合物和两种药物为主要原料；将所述的pcl和一种油溶性的药物-姜黄素溶解于有机溶剂中，形成油相(连续相)；将所述的水溶性聚合物和另一种水溶性药物一起溶解于醋酸溶液中，形成水相(分散相)；将油相与水相进行混合、乳化，得到油包水型(w/o)乳液；采用静电纺丝技术制备双载药pcl/水溶性聚合物复合纤维；具体步骤如下：

3、(1)将pcl和姜黄素溶解于有机溶剂中，形成均匀的油相；

4、(2)将水溶性聚合物与水溶性药物一起溶解于2％的醋酸溶液中，得到澄清、透明的水相；

5、(3)将步骤(1)和步骤(2)中所得油相和水相按体积比进行混合、乳化，得到双载药的w/o型乳液；

6、(4)将步骤(3)中所得w/o型乳液通过静电纺丝技术制成双载药pcl/水溶性聚合物复合纤维。

7、步骤(1)中，所述的pcl的浓度为10％～40％；姜黄素的浓度为0.5％～10％。

8、步骤(1)中，所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲苯中的一种或几种，与水不互溶。

9、步骤(2)中，所述水溶性聚合物为明胶、聚乙烯醇、壳聚糖中的一种或几种；所述水溶性药物为蛋白质、生长因子、维生素中的一种或几种。

10、步骤(2)中，所述的水溶性聚合物的浓度为5％～40％，水溶性药物的浓度为0.1％～20％。

11、步骤(3)中，所述油相和水相的体积比为5:1～20:1；所述得到双载药的w/o型乳液的液滴尺寸为0.1～15μm。

12、步骤(3)中，所述的乳化的过程不加入任何表面活性剂，或根据实际需要加入浓度为0.5％～10％的span 80、span 85、泊洛沙姆表面活性剂。

13、步骤(4)中，所述静电纺丝技术中的静电场电压为8～30kv，对所得w/o型乳液的推注速度为0.1～5ml/h，对纤维的接收距离为8～25cm。

14、步骤(4)中，所述制成双载药pcl/水溶性聚合物复合纤维的直径为0.1～1.5μm。

15、有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明克服了传统静电纺丝技术制备的单一组分或结构的纤维所存在的功能不足、应用领域受限等问题，提出了一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法。本发明制备的pcl复合纤维具有形态规则、尺寸分布较均匀、且具有核壳结构和双载药功能，可用于药物运输、组织修复、食品等多个领域。整个制备过程简单，便于操作，重复性好，温和环保，适合大批量生产，具有广泛的实用性。与现有技术相比，具有以下独特的优点：

16、(1)与传统制备核壳纤维的同轴静电纺丝技术相比，本发明所采用的乳液电纺技术大大简化了装置，只需要单喷头就可以制备核壳型纳米纤维。

17、(2)由于本发明所用水溶性聚合物本身具有一定的表面活性作用，因此在油相和水相的乳化过程不需要额外加入其他表面活性剂。与含有表面活性剂的传统乳液体系相比，既避免了表面活性剂在纤维材料中残留所带来的负面效应，又能减少环境污染和节约成本，而且，整个制备过程简单，能耗低，也不需进行任何的后期处理。

18、(3)纤维的外壳和内核中由于装载了两种不同的药物，因此可以发挥双重治疗作用。其中，负载在外壳的姜黄素可以起到抗菌、消炎的作用，而被装载在内核中的生物活性物质则能发挥促进治疗、补充营养等作用。另外，由于被包裹在内部，生物活性物质不容易失去活性，同时又可以通过外壳的保护来控制药物的释放速率，从而延长药物的作用时间。

技术特征：

1.一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：包括利用以聚己内酯(pcl)、水溶性聚合物和两种药物为主要原料；将所述的pcl和一种油溶性的药物-姜黄素溶解于有机溶剂中，形成油相(连续相)；将所述的水溶性聚合物和另一种水溶性药物一起溶解于醋酸溶液中，形成水相(分散相)；将油相与水相进行混合、乳化，得到油包水型(w/o)乳液；采用静电纺丝技术制备双载药pcl/水溶性聚合物复合纤维；具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的pcl的浓度为10％～40％；姜黄素的浓度为0.5％～10％。

3.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲苯中的一种或几种，与水不互溶。

4.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述水溶性聚合物为明胶、聚乙烯醇、壳聚糖中的一种或几种；所述水溶性药物为蛋白质、生长因子、维生素中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的水溶性聚合物的浓度为5％～40％，水溶性药物的浓度为0.1％～20％。

6.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述油相和水相的体积比为5:1～20:1；所述得到双载药的w/o型乳液的液滴尺寸为0.1～15μm。

7.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的乳化的过程不加入任何表面活性剂，或根据实际需要加入浓度为0.5％～10％的span 80、span 85、泊洛沙姆表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述静电纺丝技术中的静电场电压为8～30kv，对所得w/o型乳液的推注速度为0.1～5ml/h，对纤维的接收距离为8～25cm。

9.根据权利要求1所述的一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述制成双载药pcl/水溶性聚合物复合纤维的直径为0.1～1.5μm。

技术总结
一种基于乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维的方法，属于纤维制备领域。以聚己内酯(PCL)、水溶性聚合物和两种药物作为主要原料，通过乳液电纺技术制备双载药聚己内酯复合纤维。首先，将PCL和油溶性的药物‑姜黄素溶于有机溶剂中，形成油相(连续相)；将水溶性聚合物和另一种水溶性药物一起溶解于醋酸溶液中，形成水相(分散相)；将油相与水相进行混合、乳化，得到油包水型乳液；采用静电纺丝技术制备形态规则且具有核壳结构的双载药聚己内酯/水溶性聚合物复合纤维。本发明工艺简单，重复性好，能耗和成本低，且制备过程不需加入任何表面活性剂，因此温和、环保，易于工业化生产。所得复合纤维可用于药物运输、组织修复、食品等领域。

技术研发人员：滕淑华,朱朋辉,罗如意
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11