[发明专利]多孔天然高分子纳米纤维无纺布的制备

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，涉及一种多孔纳米纤维无纺布的制备方法。

背景技术

静电纺丝技术是非牛顿高聚物溶液或熔体在高压电场下克服表面张力与粘弹力，进行拉伸弯曲运动，获得纳米到亚微米级纤维的技术。随着外加电场的增加，当静电力克服了表面张力，就会产生带电射流，在高压电场的作用下经过一个不稳定的鞭动、拉伸过程，同时溶剂快速挥发纤维干燥固化，最终以无纺布的形式排列在收集器上。由于纳米纤维具有大的比表面积和高孔隙率等优点，常被用于组织工程支架、药物控释、传感器及薄膜制造。近年来，发展了许多制备纳米纤维的方法，如牵伸、模板聚合、相分离、自组装、静电纺丝等。其中静电纺丝是一种能够直接制备连续聚合物纳米纤维的方法。

壳聚糖(Chitosan，CS)化学名为(1，4)-2-胺基-2-脱氧-B-D-葡萄糖，是甲壳素部分脱乙酰基衍生物，自然界中唯一存在的碱性多糖，具有良好的生物相容性、生物可降解性以及抗菌、止血和促进伤口愈合等优异性能。壳聚糖纳米纤维膜在皮肤敷料、止血材料、组织工程支架及药物释放等领域有广泛的应用前。

目前制备多孔结构纳米纤维的方法有溶剂提取法(Nanotechnology，2006，17，4416)、热致相分离(Polym.Degrad.Stab.2004，86，257)、复合溶剂法(Mater.Lett.2010，64，247)等。本发明通过微观相分离有选择地去除复合纳米纤维中的一种组分的方法制备多孔纳米纤维，该方法可以通过调节两种组分的比例来控制纳米纤维表面孔径的大小和分布。多孔纳米纤维具有更大的比表面积，可大大拓宽静电纺丝纳米纤维的应用范围，提高其在药物控释与细胞培养领域的应用性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种制备多孔天然高分子纳米纤维膜的方法。该纳米纤维膜可作为生物组织工程、药物控释、细胞培养载体材料，在生物医用材料等方面具有良好的应用前景。该方法可连续操作，制备的纤维直径和孔大小分布均匀且操作简单，条件温和，成本低廉。

本发明具体实施步骤如下：

1.电纺丝溶液的配制：将壳聚糖(Mw＝50000～200000g·mol^-1)与聚环氧乙烷(Mw＝200000～900000g·mol^-1)按照质量比为9∶1～5∶5粉末混合均匀，配制质量比90/10～50/50的甲酸与去离子水的混合溶剂。将混合粉末溶解于该溶剂中，配置成4％～10％的电纺丝溶液，在经过充分搅拌，以至完全溶解，将溶液静置到气泡全部析出，即得到壳聚糖/聚环氧乙烷均匀电纺丝溶液。

2.电纺丝步骤：在室温下，将步骤1中的电纺丝溶液置于5ml注射器中，通过微量注射泵控制挤出速度为0.5～1.5ml/h；纺丝的电压为16～28kV，纺丝喷头至接收器的距离为8～20cm；采用铜网作为收集装置；所得纤维在真空干燥箱中干燥24h，扫描电镜观察纤维形态。

3.电纺丝的交联：将干燥的电纺丝置于一有5～10ml戊二醛水溶液的密封干燥器中，在室温下，电纺丝膜通过戊二醛蒸汽发生交联，反应24h。

4.多孔电纺丝膜的制备：将步骤3中制备的交联电纺丝膜浸泡在去离子水中24h，每4h换次水，最后放在真空干燥箱中于40℃下干燥24h，扫描电镜再次观察纤维形态。

本发明的优点：

1.本发明采用的是天然高分子材料通过电纺丝技术制备多孔纳米纤维膜；

2.本发明对设备要求低，收集装置、后处理工序简单，成本低；

3.此方法获得的纤维直径分布较窄，纤维直径主要在200～400nm之间。

附图说明

图1是本发明按实施例一制备方法所得到的壳聚糖多孔纤维表面形态SEM图.

具体实施方式

实施例一

1.配制质量比为90/10的甲酸和水的混合溶剂。将壳聚糖(Mw＝200000g·mol^-1)与聚环氧乙烷(Mw＝900000g·mol^-1)按质量比为9/1混合均匀后溶解在该溶剂中，配制成质量比为10％的电纺丝溶液，让后将溶液充分搅拌，完全溶解后，静置去除气泡成均匀溶液；

2.在室温下，将步骤1中电纺丝溶液置于5ml注射器中，设置挤出速度为0.5ml/h，纺丝电压为28kV，喷丝头至铜网之间的距离为20cm，开始纺丝，得到壳聚糖/聚环氧乙烷纤维膜；

3.将步骤2中制备的电纺丝膜在密闭的干燥器中用戊二醛蒸汽交联