[發明專利]一種高含量海藻酸鈉納米纖維膜及其靜電紡絲維制備方法

在審

• 申請號: 201410576228.5
• 申請日: 2014-10-26
• 公開（公告）號: CN105586716A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 王春紅;李洪昌;李錫伯;張桂燕
• 申請（專利權）人: 天津開發區金衫包裝制品有限公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體地是涉及一種高含量海藻酸鈉納米纖維膜及其靜電紡絲制備方法。

背景技術

海藻酸鈉是一種從天然褐藻中提取的天然陰離子水溶性多糖，由有兩種單體β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古羅糖醛酸（G）組成，其結構與細胞外基質中多糖成分相似。海藻酸鈉具有優良的生物相容性和可降解性，無毒副作用并且不會引起抗原反應，它已顯示出適用于各種組織工程應用，如皮膚，軟骨，骨，神經組織等。

在人體組織中的天然細胞外基質主要有蛋白多糖（葡萄氨聚糖（GAG））和纖維蛋白組成，它們兩個都具有納米結構成分；研究表明納米結構支架有助于細胞黏附和增殖，功能要比微米尺度要高；這是由于聚合物納米纖維可以潛在的模仿天然細胞外基質結構、化學組成和機械性能，在這種情況下，它們作為支架材料指導細胞的行為和功能，直到宿主細胞能夠再生出一個新的天然基質。因此聚合物納米纖維在再生醫學和組織工程領域引起廣泛研究。

海藻酸鈉由于其與細胞外基質相似的成分及優良性能，在再生醫學和組織工程領域有著巨大的潛在應用前景；但是由于海藻酸鈉是一種聚電解質，純海藻酸鈉靜電紡是非常困難的；目前，實現海藻酸鈉靜電紡絲的方法一般有以下幾種：（1）加入強極性溶劑和表面活性劑，以增強海藻酸鈉分力鏈的靈活性和糾纏度并降低表面張力，使海藻酸鈉有足夠的纏結度形成纖維；（2）引入可紡性水溶性聚合物作為載體聚合物與之混紡以促成海藻酸鈉的靜電紡絲，這主要是利用了載體聚合物的高糾纏度，即使在海藻酸鈉存在的情況下也能夠形成纖維。

現有技術中，利用上述原理實現海藻酸鈉靜電紡絲制備納米纖維膜的技術方案也有很多，比如：

公開號CN101011597A的發明專利申請“以海藻酸鈉為基質的納米纖維支架材料及其制備方法”，借助強極性溶劑丙三醇，及載體聚合物聚氧化乙烯或聚乙烯醇，制備了海藻酸鈉與聚氧化乙烯或聚乙烯醇質量比為6:4-9:1的納米纖維膜材料，該材料中，海藻酸鈉和聚氧化乙烯或聚乙烯醇的含量為90%-95%，丙三醇含量為5%-10%；改材料使用了化學試劑丙三醇并且殘留較多，在作為支架材料使用時，存在較大安全風險。

公開號CN101230150A的發明專利申請“純海藻酸鈉納米纖維膜材料的制備方法”，以甘油或甘油和乙二醇的混合物為改性劑，水或水和乙醇的混合物為溶劑，以沉浸在含有氯化鈣的乙醇水溶液的銅網作為接收器制得了純海藻酸鈉納米纖維膜；改方法制得的海藻酸鈉納米纖維膜純度較高，但存在過程較為繁瑣，效率較低的問題，且同樣具有化學試劑殘留的問題。

公開號CN103046162A的發明專利申請“一種改性海藻酸鈉電紡納米纖維的制備方法”，以EDC-HCl作為催化劑將海藻酸鈉與辛胺反應制得改性的海藻酸鈉，然后將2%的改性改性海藻酸鈉溶液與8%的PVA溶液以2:8比例混合進行靜電紡絲制得改性海藻酸鈉納米纖維膜。該方法制得的納米纖維膜不用進行交聯處理就具有較好的疏水性能。但是存在海藻酸鈉含量較低的問題會影響其使用性能。

總之，上述技術方案以及其它類似的制備海藻酸鈉納米纖維膜的方法普遍存在兩個問題：（1）制備過程中有改性劑、強極性溶劑等化學試劑使用，使得制得的納米纖維膜上有試劑殘留，從而存在安全風險；（2）不添加化學試劑與其它可紡性聚合物混合靜電紡絲制得的納米纖維膜中海藻酸鈉含量很低，限制了納米纖維膜的性能，制約了其應用。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題而提供了一種高含量海藻酸鈉納米纖維膜的靜電紡絲制備方法；該材料由海藻酸鈉或海藻酸鈉和聚乙烯醇組成，其中海藻酸鈉的絕對含量為42.5wt%-100wt%，纖維平均直徑在100nm-150nm之間；制備方法簡單易行，且無任何有害物質添加。

本發明為實現上述目的采取以下技術方案：將海藻酸鈉溶液與聚氧化乙烯溶液或聚氧化乙烯和聚乙烯醇溶液以一定比例混合均勻；混合均勻后再加入0.5wt%-2wt%的表面活性劑TX-100再進行混合均勻；將混合均勻的紡絲液注入針管中，利用靜電紡絲裝置制得納米纖維膜。納米纖維膜再在烘箱中高溫處理1-3h去掉聚氧化乙烯得到海藻酸鈉或海藻酸鈉/聚乙烯醇納米纖維膜，所得的納米纖維膜的平均直徑在100nm-150nm。

本發明的具體制備方法為：