[發明專利]絲素-聚己內酯雙組分超細纖維的同軸靜電紡絲方法

在審

• 申請號: 201510318678.9
• 申請日: 2015-06-06
• 公開（公告）號: CN104963027A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 李松群
• 申請（專利權）人: 李松群
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/02;D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種靜電紡絲工藝，具體涉及一種同軸靜電紡絲方法。

背景技術

采用組織工程學在體外構建有生物活性的種植體，并植入體內來替代和修復人體病變、缺損的組織和器官是當下材料學、工程學以及生命科學共同的前沿研究熱點之一。其中組織工程支架是組織工程化組織的基本構架，應具備天然細胞外基質的結構和生物學功能，以支持細胞粘附、生長和增殖，并且降解速率要和組織再生相匹配。從生物學的觀點來看，人體的組織和器官幾乎都具有納米纖維的形式和結構。因此，仿生組織工程支架應由納米纖維來構建與設計，從而最大限度的模仿細胞外基質ECM結構，使支架具備生物功能，與肌體組織實現完全整合。在眾多的納米纖維制備方法當中，靜電紡絲技術是最為簡捷有效的方法之一。采用靜電紡絲法制備的三維支架具有很高的比表面積和孔隙率，與天然細胞外基質相似的微觀結構。支架較高的比表面積有利于細胞粘附、增殖和分化，有效釋放活性因子；合適的孔徑和高的孔隙率有利于細胞種植和細胞外基質的形成，氧氣和營養物質的傳輸，代謝物的排放等。

傳統的靜電紡絲只適用于單一組分或共混材料的紡絲。單一組分的納米纖維很少同時具有組織工程支架所需的各種性能，而簡單的物理共混又不能將各材料的優勢充分發揮出來。因此，采用芯-殼結構復合的納米纖維要比單組分和共混結構的納米纖維更具有材料上的優勢。通過芯-殼結構復合，使纖維同時具有芯層的機械性能和殼層的生物相容性性能，更適合于支架材料性能調控。同軸靜電紡絲法是制備芯殼結構微納米纖維較為簡單有效的一種方法。

同軸靜電紡絲技術是在傳統靜電紡絲的基礎上發展演變而來，與傳統靜電單紡的原理基本相同，同軸電紡具有兩套供液系統和內外同軸的噴絲頭設計。根據成絲的需要，同軸電紡可以選用兩種不同的紡絲溶液同時由噴嘴擠出，形成外層溶液包裹內層溶液的復合液滴，然后在高壓靜電場中受到拉伸作用，形成復合泰勒錐，進而形成極細的皮-芯結構射流，射流外層與內層溶液的溶劑先后揮發，最后在收集裝置上就可以得到具有芯-殼結構的復合納米纖維。由于在兩種溶液在被擠壓到噴嘴之前是完全分開的，所以同軸電紡可以通過兩套不同的供液裝置設計不同的內外層溶液，制備出具有某種結構和特殊功能的復合微納米纖維。它可以將生物活性因子負載在芯-殼纖維的芯部，通過殼層控制其擴散，從而獲得相對穩定的釋放性能；也可以通過芯殼層選材的設計，整合芯殼層各材料的優勢性能，使纖維更好的應用于組織工程支架，比如芯層的機械性能，殼層的生物相容性。

通過對同軸靜電紡絲的過程分析可知造成芯殼結構破壞的主要原因為：同軸靜電紡絲兩套供液系統將兩種高聚物溶液以不同的供液量同時擠壓至內外同軸的噴絲頭，形成外層溶液包裹內層溶液的復合液滴。在由高壓靜電形成的靜電場中，復合液滴表面迅速積聚大量電荷，受到電場力的拉伸作用，克服液滴的表面張力與內粘滯力而形成內外同軸的復合泰勒錐，進而形成皮芯結構的同軸射流。射流在電場中不斷細化，且溶劑揮發，并最終在收集裝置上得到芯殼結構的纖維。在紡絲的過程中，同軸射流由泰勒錐噴出，先經過一段直線運動，即噴射流的初始運動階段，然后循螺旋線運動，即為噴射流的擺動非穩定階段，運動方式非常復雜。同軸靜電紡絲溶液是由于溶劑的存在才在射流表面積聚電荷。而由于溶劑的揮發使得溶液的濃度減小，表面積聚的電荷也相應減少，并且射流的粘滯力和表面張力都會發生變化。當溶劑揮發到一定程度后，射流表面的庫倫排斥力不大于射流的粘滯力和表面張力，此時射流不再牽伸細化。由于同軸射流有內外兩層溶液，外層溶液的溶劑先揮發，而內層溶液由于外層溶液的包覆后揮發。這就使得射流的外層先停止牽伸，而射流內層繼續牽伸，從而使得外層在內層的牽伸下而發生斷裂，造成纖維芯殼結構破壞。

現有工藝下的絲素-聚己內酯雙組分超細纖維包覆率比較低，增加了人體器官的排異概率，大大影響了復合納米纖維在組織工程學中應用的穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種絲素-聚己內酯雙組分超細纖維的同軸靜電紡絲方法，解決現有問題中的一個或多個。

本發明公開了一種絲素-聚己內酯雙組分超細纖維的同軸靜電紡絲方法，包括以下步驟：

S1、將絲素纖維溶解在六氟異丙醇中，配制成絲素紡絲溶液；

S2、將聚己內酯溶解在六氟異丙醇和二氯甲烷的混合溶劑中配制成聚己內酯紡絲溶液；

S3、以絲素紡絲溶液為外管紡絲溶液，聚己內酯紡絲溶液為內管紡絲溶液進行同軸靜電紡絲。