[发明专利]可生物降解及吸收的生物高分子纳米纤维膜材料及其制法和用途

说明书

技术领域

本发明属于可生物降解及可生物吸收的生物高分子无纺布材料领域，特别涉及可生物降解及可生物吸收的纤维素和纤维素基纳米纤维膜材料及其制备方法和工业、医用用途。

背景技术

纤维素是一种廉价易得的可再生资源，广泛存在于自然界各种生物、非生物体中，木材、棉花、滤纸等都含有大量的纤维素，而且纤维素也是构成植物细胞的基本成分，它存在于所有植物当中，是植物界中一种最丰富的可再生有机资源，因而它具有良好的生物相容性，是一种天然的可生物降解及可生物吸收的资源。未改性的纤维素由于分子内及分子间强大的氢键作用，不溶于水、稀酸或稀碱，也不溶于一般有机溶剂，因而具有优良的耐酸碱、耐腐蚀、耐有机溶剂的性能；同时，纤维素比起其它的天然高分子具有更为优良的热学及力学性能，因而作为应用材料有着更强的稳定性，便于加工成型应用。纤维素纺丝的研究至今已有100多年的历史。在过去的大部分时间里，纤维素纺丝都是利用粘胶纤维进行的，这种方式既浪费又带来环境问题，所以近几十年来，大量的工作集中在利用纤维素的无污染纺丝技术制造高性能纤维的研究上。但是用传统的纺丝方法很难纺出直径小于500nm的纤维素纤维。

静电纺丝法是一种制备聚合物超细纤维的简单而有效的加工工艺，从其发现到现在已有将近100年的历史，该方法的原理是首先将聚合物流体带上几千至上万伏高压静电，带电的聚合物液滴在电场力的作用下形成Taylor锥，并在锥顶点被加速，当电场场强足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流，喷射细流在空中形成多种形式的不稳定流动并最终落在接地的接收装置上，可根据接收装置的不同，形成类似非织造布状或有序排列的超细纤维组成的聚合物纤维膜。电纺丝技术首先是由Zeleny(Phys.Rev.1914.3：69～91)发明的，Formhals(US Patent，1，975，504.1934)对其申请了专利。Taylor等人在电驱溅射流上所做的工作，奠定了电纺丝的基础(Proc.Roy.Soc.Lond.A.1969，31：453～475.)。纳米纤维比其同种的常规纤维表现出更好的力学性质、界面性质，有很强的吸附力以及良好的过滤性、阻隔性、粘合性和保温性等，可用于很多特殊场合(Polymer 2001，43(3)：1025～1029；J.Polym.Sci.，Part B：Polym.Phys.2001，39(21)：2598～2606；AICHEJournal，1999，45(1)：190；J.Electrostatics，1995.35：151～160；Polymer，1999，40(16)：4585～4592；Adv.Mater.2000，12(9)：637～640；Nanotechnology，1996，7(3)：216～223；J.Coated Fabrics，1998.28：63～72；J.Macromol.Sci.-Phys.，1997，B36(2)：169～173)，尤其在生物医学领域：超细纤维膜可用作组织修复材料，如血管等。还可用作隔离膜和止血用品；超细纤维的尺度与细胞外基质相当，因此用作支架时能够为细胞的繁殖、迁移和生长提供较好的模板；在电场力作用下，可降解聚合物超细纤维可直接贴敷在皮肤的伤口，它不但促进伤口愈合，有利于正常皮肤的生长，而且还使皮肤不留疤痕；由于超细纤维膜孔径范围通常在500nm～1um，表面积高达5～100m²/g，因而用作创伤敷料防止细菌侵入，同时使受体能够有效地与外界进行物质和能量的交换。