[發明專利]一種類蜂巢結構納米纖維支架的制備方法

在審

• 申請號: 202011100467.5
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112426564A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 李庭曉;王蕾;黃一凡;辛斌杰;袁蓉
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/56;A61L27/54;A61L27/50;D01D5/00;B01D67/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 周一新

本發明公開了一種類蜂巢結構納米纖維支架的制備方法，包括：高聚物溶解于溶劑中，經磁力攪拌形成均勻的高聚物溶液作為紡絲液；設定包括電壓、紡絲距離和流速的紡絲參數，同軸靜電紡絲或共混靜電紡絲制備串珠納米纖維，在鋁箔上收集后于通風櫥內通風去除多余溶劑，得到類蜂巢結構納米纖維支架，其具有致密纖維區和由蜂巢壁層形成的大孔隙三維蜂巢結構，所述蜂巢壁層由串珠納米纖維縱向生長組裝形成且具有納米級孔徑。本發明不需要其他模具輔助，改善傳統納米纖維膜致密的孔隙結構，通過串珠納米纖維擔載藥物可有效保護其活性并實現藥物在一定時間內長效緩釋。

技術領域

本發明涉及靜電紡絲領域，特別是一種類蜂巢結構納米纖維支架的制備方法。

背景技術

組織工程是研究、開發生物材料支架用于修復/重建受損或病變的器官/組織的結構和功能的新興技術，其核心內容是構建理想的組織工程支架，模擬細胞外基質(ECMs)的天然結構和功能。理想的組織工程支架應能夠充分模擬天然細胞外基質的三維結構和功能，并與天然器官/組織的力學強度相似，為細胞組織提供合適的生存環境，如何根據復雜的結構和力學特點構建“仿生化”生物支架是組織工程研究領域的難點。

靜電紡絲技術是制備納米纖維支架最為主要的方法之一，但仍面臨一大問題，即二維納米纖維支架纖維排列緊密、纖維之間的孔隙過小(亞微米級)，缺乏細胞生長和組織形成的大孔隙(幾十微米到幾百微米)，細胞只能在支架表面粘附、生長形成連續的細胞粘膜層，卻無法向支架內部滲透、生長形成具有一定厚度的組織結構，不利于三維組織的修復或形成。由于傳統二維細胞培養的局限性，開發大孔隙三維支架結構，受到了更多的關注。

蜂巢結構是覆蓋二維平面的最佳拓撲結構，由一個個正六邊形組成，具有力學性能優異，空間大等優點，在建筑、航空航天、能源轉化等領域應用廣泛，但在組織工程上的應用還缺乏系統的研究。靜電紡聚合物納米纖維可以自組裝形成類似蜂巢結構的納米纖維(Nedjari S,Schlatter G,Hébraud,Anne.Thick electrospun honeycomb scaffoldswith controlled pore size[J].Materials Letters,2015,142:180-183.)，但是需要蜂巢狀的微結構收集底板來控制蜂巢結構的形成。利用靜電紡串珠納米纖維自組裝形成蜂巢結構的納米纖維支架，其致密纖維區(納米級)為支架提供力學支撐，相對疏松的蜂巢區(微米級)為細胞向支架內部生長提供可能性。

發明內容

為改善傳統二維納米纖維膜孔徑致密的不足，本發明的目的在于提供一種類蜂巢結構納米纖維支架的制備方法，具有大孔隙三維結構，不需要任何模具即可制得，可用于擔載藥物和功能性微納米顆粒。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

本發明的第一方面，上述類蜂巢結構納米纖維支架的制備方法包括以下步驟：

(1)高聚物溶解于溶劑中，經磁力攪拌形成均勻的高聚物溶液作為紡絲液；

(2)設定包括電壓、紡絲距離和流速的紡絲參數，同軸靜電紡絲或共混靜電紡絲制備串珠納米纖維，在鋁箔上收集后于通風櫥內通風去除多余溶劑，得到類蜂巢結構納米纖維支架；

其中，所述類蜂巢結構納米纖維支架具有致密纖維區和由蜂巢壁層形成的大孔隙三維蜂巢結構，所述蜂巢壁層由串珠納米纖維縱向生長組裝形成且具有納米級孔徑。

優選地，所述大孔隙三維蜂巢結構的孔徑從納米到微米級梯度分布。

步驟(1)中，還包括將芯層與高聚物溶液混合后形成均勻的懸浮液/溶液/乳液作為紡絲液，所述芯層包括由功能性微納米顆粒、水溶性藥物或揮發性油劑形成的懸浮液/溶液/乳液。

優選地，所述功能性微納米顆粒為牛乳血清蛋白-葡聚糖的微球、微膠囊或脂質體；和/或所述水溶性藥物選自牛乳血清蛋白、鹽酸四環素、胰島素、轉化生長因子、血管內皮生長因子、骨形成蛋白中的一種或兩種以上組合。