[发明专利]一种中性超细生物医学纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维的制备领域，特别涉及一种中性超细生物医学纤维的制备方法。

背景技术

生物降解聚酯类纤维材料如聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及乳酸-乙醇酸共聚物 (PLGA)等，是一类重要的组织工程支架构建生物材料。自组织工程学诞生以来就一直受到 领域内众多研究者的青睐，基于纤维生物材料支架，研究者已在软骨、肌腱、血管等组织构 建和大动物组织缺损修复方面开展了大量工作，取得了良好的组织修复和再生作用。然而， 这些纤维基支架材料也存在着一定的缺陷，如缺乏细胞识别位点和细胞亲和性不足的问题， 但最为主要的问题是其酸性代谢产物对种子细胞和宿主组织的远期不良作用，表现在构建组 织内核的空洞化及植入后的无菌炎症反应和纤维化(LiuW.andCaoY.L.,Biomaterials,2007. 28(34):p.5078-5086)。

目前，国内外大多数研究人员采用在PGA,PLA及PLGA等生物降解聚酯纤维材料中引 入合适的碱性调节剂来中和其酸性降解产物，达到减轻酸性产物积聚对细胞功能影响的目的。 如Xie等人(XieS.J.,etal.,Biomaterials,2010.31(19):p.5100-5109.)将三聚磷酸钠纳米颗粒 引入PLGA(50:50)基体，并通过熔融纺丝制备成纤维(～40μm)，在37℃的PBS(pH7.4) 中降解80天后可使溶液pH调控在7.4-6.32范围，但纳米颗粒的引入导致了纤维力学性能下 降。杨小平课题组(赵敏丽等,中国生物医学工程学报,2006.25(4):p.476-480.)采用引入羟 基磷灰石(HAp)抑制了PLLA降解过程中的自催化作用，减缓了PLLA的降解速度，复合 纤维体系降解液的pH值在40天内能维持在7.4-7.3之间。Jansen等人(Ji,W.,etal., Biomaterials,2012.33(28):p.6604-6614.)研究了HAp对PLGA/PCL(3:1)混合纳米纤维降解行 为的影响。研究的皮下植入实验证明，含羟基磷灰石的纳米纤维体内降解4周后在支架周围 有较少的炎症细胞浸润和减轻的异物反应，生物相容性获得了较大的改善。以上这些研究都 是用碱性无机盐来调控纤维酸性降解产物的pH，虽然可行，但在适用性上有一定的局限性(例 如：采用碱性无机盐调控多与骨组织工程应用有关，然而在工程化一些特定组织如肌腱、心 脏瓣膜等组织时，钙盐的引入将增加其钙化风险)。而最近的研究工作(包敏等，高分子学 报,2014.(5):p.604-612.)则通过向无纺PLGA纳米纤维中添加有机碱性调节剂碱性氨基酸— 赖氨酸(Lys)的方法来缓解降解产物的集酸程度。研究发现含2％Lys的纳米纤维降解8周 后可使降解液pH维持在7.4～6.7之间；初步的生物相容性评价结果显示，PLGA纤维的酸 性降解产物的确不利于(血管平滑肌)细胞的生长，但细胞在含Lys降解液的培养基中培养 时则生长状态良好，说明其较好的细胞相容性和中和酸性降解产物的能力。但是，制备此 Lys/PLGA中性纳米纤维采用的是乳液电纺丝方法(纺丝过程中使用了乳化剂Span-80)，纺 丝工艺相对复杂且Lys的添加量较低，不超过2wt％。而且，此方法所制备的中性纤维都是 以无纺布的形式存在，对于特定的具有高度取向性的生物组织(如韧带和肌腱等)的构建， 无纺纳米纤维远远不能满足实际应用要求。最近发明的一种通过从根本上消除电纺丝过程中 射流的不稳定鞭动的被称作“稳定射流电纺丝”的方法(张彦中,袁卉华,冯蓓,彭红菊.中国发 明专利,201110059055.6,2011-03-13.)则为简便制备高度取向的聚合物超细纤维提供了可能。 研究(YuanH.H.,etal.JournalofMaterialsChemistry,2012.22(37):p.19634-19638.)采用超高分 子量的PEO调节溶液的粘弹性来消除不稳定鞭动形成稳定射流，可以方便地得到纤维单丝、 纤维束、定向纤维膜以及设计超细纤维的排列。这为开启简单、直接、大规模制备高度取向 的超细纤维提供了新的思路。然而，关于如何简便、高效地制备出高度取向的、力学性能优 良、能缓冲降解产物酸度的中性超细生物医学纤维的研究还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种中性超细生物医学纤维的制备方法，该方法制备 的超细纤维膜具有纤维取向排列、力学性能优良以及降解后pH呈中性的特点。

本发明的一种中性超细生物医学纤维的制备方法，包括：