[发明专利]一种壳聚糖基纳米纤维的制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种壳聚糖基纳米纤维的制备方法与应用。

背景技术

天然高分子壳聚糖具有低毒性、良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域应用广泛。一方面，壳聚糖的结构与细胞外基质(ECMs)中的糖胺聚糖有相似之处，能制备成具有不同微观形貌的宏观形状，并且具有一定力学强度适应不同部位的组织缺损修复要求的三维多孔支架，可作为细胞的三维载体，用于组织工程领域，修复或重建病损组织；另一方面，可负载药物及生物活性物质，实现其缓慢释放或控制释放，用于药物/生物活性物质的缓控释放体系。而特别是在组织工程、创伤修复及药物/生物活性物质释放等领域，纳米制备技术的应用可以进一步改进壳聚糖的生物医用性能[M.N.V.Ravi Kumar，R.A.A.Muzzarelli，C.Muzzarelli，H.Sashiwa，A.J.Domb，Chitosan Chemistry and Pharmaceutical Perspectives，Chem.Rev.104，6017～6084(2004).]。

壳聚糖纳米粒子的制备可以采用共价交联法、去溶剂法和离子交联法等。其中离子交联技术是利用多价阴离子，如三聚磷酸钠、海藻酸钠、聚丙烯酸等，与壳聚糖阳离子之间的静电作用而产生交联，从而实现纳米化。由于离子交联法具有制备条件温和，工艺简单，不涉及化学试剂和有机溶剂的使用，而且可以调节尺寸和表面特性，可以较好地负载多肽、蛋白质等生物活性物质，并保持其生物活性等一系列优点，因此离子交联技术已被成功应用于壳聚糖纳米粒子的制备，以实现药物及其他生物活性物质，如多肽、蛋白质和基因等的缓控制释放[K.A.Janes，P.Calvo，M.J.Alonso，Polysaccharide colloidalparticles as delivery systems for macromolecules，Adv.Drug Deliv.Rev.47，83～97(2001).]。

细胞在动物体内生存的微环境(细胞外基质)大多是由直径为50～150nm的蛋白多糖和胶原纤维构成的三维纳米支架，因此具有与天然细胞外基质相似的组成及结构的壳聚糖纳米纤维是构造组织工程支架的优良材料。高分子纳米纤维的制备方法主要有：静电纺丝、自组装和相分离等，目前使用较多的是采用静电纺丝技术来制备壳聚糖纳米纤维及壳聚糖纳米复合纤维[1.K.Ohkawa，D.Cha，H.Kim，etal.Electrospinning of Chitosan.Macromol.Rapid Commun.25，1600～1605(2004).2.Bhattaai N，Edmondson D，Veiseh O，et al.Electrospunchitosan-based nanofibers and their cellular compatibility，Biomaterials，26，6176～6184(2005).]。但通常，静电纺丝技术需要专门设备且工艺较复杂，而且制备得到的纳米纤维直径约为数百纳米，与天然细胞外基质的纳米纤维相比偏大。

如果能改进离子交联技术制备出仿生模拟的具有良好生物相容性的壳聚糖基纳米纤维，并负载上药物或生长因子等生物活性物质，实现缓释和控制释放，则能极大地开阔壳聚糖基纳米纤维在组织工程、临床创伤修复等领域的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用离子交联技术制备负载药物或生物活性物质的生物可降解的壳聚糖基纳米纤维的方法。

本发明的另一个目的在于提供上述制备方法的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种壳聚糖基纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将生物活性物质溶解或分散在壳聚糖的稀酸溶液中，再加入明胶或胶原溶解；

(2)将生物降解性聚阴离子完全溶解于去离子水中；

(3)将步骤(1)所得溶液缓慢加入步骤(2)所得溶液中，室温搅拌均匀；

(4)将步骤(3)所得溶液经离心、洗涤、冷冻干燥，即得负载生物活性物质的壳聚糖基纳米纤维产物。

上述步骤(1)中，生物活性物质为药物、生长因子等，如消炎药物、激素、骨形成发生蛋白(BMP)、转化生长因子(TGF-β)、成纤维细胞生长因子(bFGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、神经胶质生长因子(GGF)、表皮生长因子(EGF)等，生物活性物质与壳聚糖的质量比为0～1∶4。