[發(fā)明專利]一種水穩(wěn)定性γ-聚谷氨酸納米纖維的制備方法

無效

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• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102277659A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 史向陽;王世革
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F11/08
• 分類號: D01F11/08;D01F6/68;D01D5/00
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發(fā)明屬于γ-聚谷氨酸納米纖維的制備領域，特別涉及一種水穩(wěn)定性γ-聚谷氨酸納米纖維的制備方法。

背景技術

靜電紡(electrostatic?spinning)是指利用靜電場力使帶電聚合物溶液或熔體在靜電場中射流并牽伸，形成微納米尺寸纖維的新型紡絲方法。靜電紡絲技術具有一系列的優(yōu)點：首先，用靜電紡絲技術制得的纖維直徑范圍一般在納米到微米之間，遠小于用常規(guī)方法制得的纖維直徑，且所得纖維具有孔隙率高、比表面積大、纖維精細程度與均一度高等優(yōu)點。這些用傳統(tǒng)紡絲方法所無法獲得的優(yōu)良特性，賦予了靜電紡纖維廣泛的應用前景。其次，靜電紡絲過程簡單、快速、高效，設備易于操作，可用于制備復雜、免縫合支架，而且易于控制纖維的化學組分和物理性能。

γ-PGA(γ-聚谷氨酸)是由微生物合成的一種細胞外天然高分子聚合物材料，它是由L-谷氨酸的α-氨基(α-amino)和γ-羧基(γ-carboxyl)之間通過脫水縮合作用所構成的同聚酰胺，分子量通常在100kDa到1000kDa之間。在適宜條件下，γ-PGA可以被生物體內廣泛存在的γ-谷氨酰轉肽酶催化降解，產(chǎn)物為無害的谷氨酸。Prodhomme等人試驗分析了γ-PGA的潛在毒性，結果表明：給試驗鼠靜脈注射1mg的γ-PGA，實驗鼠未出現(xiàn)毒性反應，并證明γ-PGA具有良好的生物可降解性，可以作為一種安全的生物醫(yī)用材料。此外，在γ-PGA分子鏈中存在大量游離的活性α-羧基，使得γ-PGA在中性pH條件下表面帶負電荷，因而具有優(yōu)良的水溶性和較強的吸附性。γ-PGA具有的這些優(yōu)良特性賦予自身及其相關衍生物在環(huán)保、食品、醫(yī)藥、化妝品等諸多相關領域廣泛的應用前景。

原則上，只要可以在特定溶劑中溶解的高分子均可通過靜電紡絲技術制備出纖維。但截止目前為止，關于靜電紡制備γ-PGA納米纖維方面的相關文獻較少。Ko等人將γ-PGA(分子量為800kDa)與聚乳酸-聚乙醇酸共聚物(PLGA)通過不同比例混合(溶劑為三氟乙酸)，選取布洛芬(Ibu)為抗炎藥物，制備了γ-PGA、γ-PGA/PLGA、PLGA、γ-PGA-Ibu、γ-PGA/PLGA-Ibu、PLGA-Ibu等一系列納米纖維膜，并用六亞甲二異氰酸酯溶液對上述納米纖維膜進行交聯(lián)，提高纖維的水穩(wěn)定性。動物試驗結果表明γ-PGA-Ibu能有效的促進術后創(chuàng)口愈合，且防止術后組織的粘連，降低創(chuàng)口的感染。Yoshida等人報道了用TFA作為紡絲液的溶劑，成功制備了靜電紡γ-PGA納米纖維，并通過胱胺二鹽酸鹽對制備的γ-PGA納米纖維進行交聯(lián)，得到了在生理條件下可以穩(wěn)定存在的γ-PGA-SS納米纖維無紡布，但此報道中使用的溶劑為純TFA，具有強烈的刺激性，操作不當容易對操作者及環(huán)境帶來不利影響，且該報道并未通過控制紡絲液的組成來實現(xiàn)對γ-PGA納米纖維尺寸的控制。在另外一篇報道中，Lee等人在聚乙二醇和曲拉通X-10的輔助下，通過靜電紡制備出了γ-PGA(分子量為2000kDa)納米纖維，但此報道并沒有通過適當?shù)姆椒▽χ频玫摩?PGA納米纖維進行交聯(lián)，因而無法獲得水穩(wěn)定性的γ-PGA納米纖維。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種水穩(wěn)定性γ-聚谷氨酸納米纖維的制備方法，該方法過程操作簡便，工藝條件溫和，原材料易得，制備的γ-PGA納米纖維生物相容性好，在組織工程支架領域具有潛在的應用價值。

本發(fā)明的一種水穩(wěn)定性γ-聚谷氨酸納米纖維的制備方法，包括：

(1)配制質量百分比濃度為5～10％的三氟乙酸水溶液，將γ-聚谷氨酸溶解于三氟乙酸溶液中并攪拌6～8h，即得γ-聚谷氨酸溶液；

(2)利用靜電紡絲對上述γ-聚谷氨酸溶液進行紡絲，即得γ-聚谷氨酸納米纖維；

(3)將上述γ-聚谷氨酸納米纖維和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)按摩爾比1∶5～1∶10溶于甲醇中，室溫下反應3～5h；反應完畢后，加入與γ-聚谷氨酸摩爾比為5∶1～10∶1的胱胺二鹽酸鹽并反應48～72h；反應結束后漂洗，冷凍干燥，即得具有良好水穩(wěn)定性的γ-聚谷氨酸納米纖維。

所述步驟(1)中的三氟乙酸水溶液質量百分比濃度為5％、8％或10％。

所述步驟(1)中的γ-聚谷氨酸的分子量為1000kDa。

所述步驟(1)中的γ-聚谷氨酸溶液的質量百分比濃度為16％。

所述步驟(2)中的靜電紡絲工藝參數(shù)為紡絲電壓32kV，接收距離40cm，流速0.3mL/h，濕度不高于40％，紡絲針頭為內徑1.07mm、外徑1.47mm的不銹鋼針頭。