[發明專利]凍干法制備天然高分子基納米纖維膜

無效

• 申請號: 201110206573.6
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102383267A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 馬貴平;聶俊;劉洋;朱曉群
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D04H1/42
• 分類號: D04H1/42;D04H1/425;D01D1/02;D01D5/00;D01F9/04;D01F9/00;D01F2/28;D01F4/00;D01F4/02
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技術領域

本發明涉及用凍干法制備可生物降解和吸收的天然高分子基納米纖維膜及其醫用用途。

背景技術

真空冷凍干燥技術，是利用冰晶升華原理，在高真空的環境條件下，將凍結了的物料中的水分不經冰的融化直接從固態冰升華為水蒸汽使物料干燥的技術。由化學熱力學中的相平衡理論可知：在一定的壓力和溫度下，水的三種形態之間達到一定的相平衡，據此得到水的相圖(圖1)。三相點顯示了水的氣、液、固三相共存的壓力和溫度條件。圖中OA線為固相與氣相的分界線，稱作升華線；OB線為液相與氣相的分界線，稱作汽化線；OC線為固相與液相的分界線，稱作融化線；O點為三相點。根據壓力減小，沸點下降的基本物理學原理，只要壓力P位于三相點之下(圖示P＜646.5Pa，T＜0℃)，物料中的水分可以從固相冰不經液相而直接升華為水汽。

真空冷凍干燥工藝的操作過程包括預凍、升華、解析三個階段，第一階段：預凍階段。將物料中游離態的水凍結成冰，為升華階段做準備。由于物料處于被凍結狀態，凍干后物料形態可以保持與干燥前基本相同，也可防止抽真空干燥時物料起泡、濃縮、收縮和溶質移動等不可逆變化發生。在此階段，預凍速率對物料的品質有一定的影響。快速冷凍形成的冰晶較小，對升華不利，但干燥后溶解快，慢速冷凍形成的冰晶較大，對升華有利，但干燥后溶解慢。第二階段：升華階段。本階段主要是將物料中游離態的水升華出來。在此階段，溫度保持不變，排除凍結水分，這一階段為恒速過程。第三階段：解析階段。本階段主要是將升華階段未能干燥的結合水蒸發出物料。生物組織中的一部分結合水難以通過凍干法除去，需要通過解析階段將溫度升高到30～35℃進一步除去。

真空冷凍干燥具有下列優點：

(1)冷凍干燥在低溫下進行，適用于許多熱敏性的物質；(2)在冷凍干燥過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行，因此能保持原來的性狀；(3)由于在凍結的狀態下進行干燥，能夠維持物料原來的結構，不會發生濃縮現象；(4)干燥后的物質疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而完全，幾乎立即恢復原來的性狀；(5)由于冷凍干燥在真空下進行，氧氣極少，能夠保護一些易氧化的物質；(6)真空冷凍干燥能排除95-99％以上的水分，使干燥后產品能長期保存而不致變質等。因此，冷凍干燥目前在醫藥工業，食品工業，科研部門等得到廣泛的應用。

納米纖維具有比表面積大、孔隙率高、長徑比大等優點，使其在組織工程、藥物釋放領域具有廣泛的應用價值。目前，將殼聚糖、葡聚糖、海藻酸鈉、明膠、透明質酸、纖維素乙酸酯、膠原蛋白、蠶絲、淀粉、核酸、絲素等天然生物高分子加工成納米纖維吸引了很多課題組的關注，主要采用靜電紡絲法制備。其中，申請號為201010579804.3和200810100981.1的中國發明專利各申請公開一種海藻酸鈉納米纖維的制備方法，通過靜電紡絲技術制備出純海藻酸鈉納米纖維。由于其分子鏈呈剛性，在溶液中伸展，缺少必要的鏈纏結作用，而難以通過靜電紡絲技術得到大量的SA納米纖維，使其在應用上得到了一定的限制；申請號為200810202167.0的中國發明專利申請公開一種用于仿生支架材料的穩定型明膠納米纖維的制備方法，將明膠溶在三氟乙醇、六氟乙醇、三氟乙酸等溶劑中，利用靜電紡絲技術將明膠加工成納米纖維，由于作三氟乙醇、六氟乙醇、三氟乙酸等為溶劑，使得明膠納米纖維的生物相容性變差，其醫用價值降低；申請號為201010137452.6的中國發明專利申請公開一種制備純透明質酸納米纖維的制備方法，通過改變分子鏈結構和靜電紡絲過程中的電場來制備出的純透明質酸。由于天然高分子的靜電紡絲對其過程因素和環境因素要求較高，制備方法的后處理麻煩，可重復性不強，使得天然高分子納米纖維一直不能得到很好的應用。

利用凍干法制備的納米纖維具有以下優點：

1、凍干法制備納米纖維操作過程簡單、易于控制，成本低廉；

2、利用凍干法可以制備出極細天然高分子納米纖維；

3、利用凍干法可以大批量、連續制備天然高分子基納米纖維；

4、利用凍干法制備的天然高分子納米纖維具有良好的細胞粘附性能。

發明內容

針對目前制備的天然高分子納米纖維存在對過程因素和環境因素要求較高，制備方法的后處理麻煩，可重復性不強等缺陷，本發明的目的在于提供一種制備天然高分子納米纖維膜的方法。

本發明所提供的一種制備可生物降解和吸收的天然高分子基納米纖維膜的方法，包括以下步驟：