[发明专利]PHBV纳米纤维支架材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维制备技术领域，具体涉及高分子溶液的热致相分离技术。

背景技术

软骨组织其自身不含血管、淋巴，缺乏自发再生能力。目前存在的针对软骨损伤的治疗方法都存在一定的局限性，因此，1987年，组织工程作为一门崭新的学科被正式提出。软骨组织工程的基本技术路线是在体外培养种子细胞，并以较高浓度将其种植于具有良好的生物相容性和降解性的合适支架上，从而形成细胞-支架复合物，将此复合物植入生物体内组织缺损部位，最终完成组织的修复和再造。

可降解生物材料在组织工程研究中有着重要的地位，它作为临时的3D支架在组织的修复和再生的过程中起了引导的作用。理想的组织工程支架必须在结构和成分上都类似天然的细胞外基质，能够促进细胞活性和组织生长。研究表明，由于具有高的比表面积，纳米纤维对细胞的粘附、增殖和分化具有积极作用。

目前为止，基本都是采用热压-粒滤、静电纺丝、自组装的方法来制备PHBV仿生材料的。热压粒滤的方法制备的多孔材料虽然具有3D结构，但是并没有形成类似软骨组织中的胶原纤维的结构。采用静电纺丝制备仿生材料，因为它是利用高压电场将溶液喷射出去，溶剂挥发形成细丝来达到制备纳米纤维材料的，所以一般只能制备膜状的材料，不适合制备软骨等需要3D结构的材料。自主装得到的一般为水凝胶，缺乏几何复杂性以及3D结构缺乏力学性能，所以在构建3D复杂的可再生支架上很少有成功的例子。热致相分离的原理是基于温度降低时，诱发均一高分子溶液相分离。相分离系统一旦稳定，富溶剂相可以用真空蒸发掉，留下聚合物泡沫支架。泡沫的形态受冷却时相转变的控制。聚(羟基丁酸酯-羟基戊酸酯)(PHBV)是原核微生物在碳、氧营养失衡的情况下，作为碳源和能源储存而合成的一类聚羟基链烷酸，具有良好的生物相容性和机械强度，且其由生物合成，不含有化工原料合成过程中可能产生的对人体有害的一些副产品。目前尚未有通过热致相分离的方法制备PHBV纳米纤维的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的缺陷，提供一种更简便且可控性更强的PHBV纳米纤维支架材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种PHBV纳米纤维支架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将分子量为3×10⁵的PHBV粉末即聚(羟基丁酸酯-羟基戊酸酯)溶于有机溶剂中，配成质量浓度为7.5％的溶液，50℃水浴磁力搅拌3～5小时；

(2)待PHBV完全溶解后，将溶液密封放置；

(3)待溶液完全形成水凝胶之后，取出，加入丙酮置换有机溶剂；然后用去离子水置换丙酮；

(4)将PHBV水凝胶冷冻干燥，得到PHBV纳米纤维支架。

优选地，步骤(1)所述有机溶剂为氯仿和二氧六环的混合溶剂。

优选地，所述氯仿与二氧六环的体积比为1∶1～9。

优选地，所述氯仿与二氧六环的体积比为3∶7。

优选地，所述步骤(2)所述放置条件为室温25±10℃或4～-80摄氏度冰箱或液氮中冷冻。

优选地，所述步骤(2)所述放置条件为冷冻温度-24～-80℃。

优选地，所述步骤(3)所述丙酮置换有机溶剂是置于4℃冰箱中，每天换两次丙酮，置换3天；所述用去离子水置换丙酮是每天换两次水，置换三天。

优选地，所述步骤(3)所述冷冻干燥的条件是在-80℃下冷冻干燥24小时。

优选地，所述步骤(2)所述密封是指用封口胶将存放溶液的容器密封。

由热致相分离法制备的PHBV纳米纤维支架空隙率高，纤维直径小，可控性高。随着混合溶剂配比的改变，支架可形成孔-壁结构和纤维多孔结构；而纤维的直径和长度也会随着冷冻温度的变化而改变。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的PHBV纳米纤维支架价格低廉，制备工艺简单，生物相容性好，孔隙率高，支架结构及纤维形态可控。纳米纤维支架形态结构类似人体软骨组织细胞外基质，能够更好的促进软骨细胞的粘附、增殖和分化，因此该支架材料非常适合于软骨组织的修复和重建。

(2)相比较其他的制备方法，热致相分离具有操作简单、可控性强的特点，制备得到的PHBV纳米纤维直径为40-500nm，孔隙率可高达98％。

附图说明

图1为实施例1～5制备所得不同配比混合溶剂制备的PHBV支架的扫面电镜图片；

图2为实施例6～10制备所得不同冷冻温度下制备的PHBV纳米纤维支架的扫面电镜图片。

具体实施方式