[发明专利]一种同轴双层静电纺丝制备具有芯/壳包埋结构的纳米纤维膜的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医用复合材料领域，具体涉及一种同轴双层静电纺丝制备具有芯/壳包埋结构的纳米纤维膜的方法，及其作为仿生皮肤创面修复敷料的应用。

背景技术

皮肤组织位于人体体表，在日常生活中很容易受到来自外界的伤害，如烧伤、创伤、溃疡、发炎和外力刺激等造成组织缺损或破裂，从而形成创面。同时，随着社会人口老龄化的加剧，许多国家的糖尿病等慢性疾病的发病率逐渐升高，而糖尿病等慢性疾病导致的难愈溃疡创面已成为一个影响公众健康的严重问题，并带来了沉重的社会医疗经济负担。基于此，开发一种促进皮肤创面愈合的创面敷料具有十分重要的意义。

理想的皮肤创面敷料应实现从结构、组成和功能上全面仿生皮肤细胞外基质。天然皮肤细胞外基质是由三维纳米纤维网络结构的多糖和蛋白质组成的，目前常见的创面敷料以静电纺丝技术为基础仿生皮肤细胞外基质的三维网络结构，以天然或合成高分子为原材料模拟细胞外基质的成分；然而，创面修复过程是一个复杂的动态过程，添加单一的材料并不能完全仿生皮肤细胞外基质，因而无法实现创伤敷料的功能仿生。

纤维蛋白原存在于血液中，是纤维蛋白的前体，纤维蛋白是一种重要的基质蛋白，为血凝块提供骨架，从而促进组织修复和伤口愈合，纤维蛋白原转变为纤维蛋白的过程就是创伤修复中凝血的过程。I型胶原是皮肤细胞外基质中的重要组成成分之一，胶原由成纤维细胞合成和重塑并在愈合后期作为主要的临时基质，逐渐支配伤口愈合；利用同轴静电纺丝技术可制备具有“芯－壳”结构的纳米纤维，以可降解的合成高分子材料作为基底材料，在内层负载I型胶原，在外层负载纤维蛋白原，随着外层材料的降解、芯层材料的暴露，可实现皮肤创伤修复过程中细胞外基质组分的动态仿生。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种同轴静电纺丝制备具有芯/壳双层结构的纳米纤维膜的方法，该纳米纤维膜能够很好的模拟皮肤创面修复过程中细胞外基质的组分变化，为细胞生长和组织再生提供最佳的仿生生理环境，是一种理想的创面修复材料。

为实现上述目的，本发明采用如下述技术方案：

一种同轴双层静电纺丝制备具有芯/壳包埋结构的纳米纤维膜的方法，包括以下步骤：

(1)配置芯层静电纺丝溶液：将高聚物A和I型胶原按质量比为1:1～9:1的比例混合，然后加入有机溶剂六氟异丙醇(HFIP)至溶液浓度为4％～12％，常温下搅拌至混合高聚物A和I型胶原完全溶解，得到芯层静电纺丝溶液；

(2)配置壳层静电纺丝溶液：将高聚物B与纤维蛋白原按质量比为1:1～20:1的比例混合，然后加入混合溶剂至溶液浓度为15％～30％，常温下搅拌至高聚物B与纤维蛋白原完全溶解后混合，得到壳层静电纺丝溶液；其中，所述混合溶剂是由有机溶剂C和无机溶剂D混合而得的；

(3)同轴静电纺丝：采用具有壳层针腔和芯层针腔双层结构的同轴针头，壳层针腔通过注射管连通壳层注射器，芯层针腔通过注射管连通芯层注射器；将步骤(1)所得到的芯层静电纺丝溶液注入所述芯层注射器中，以及将步骤(2)所得的壳层静电纺丝溶液注入所述壳层射器中，进行同轴静电纺丝，制得芯/壳双层结构的纳米纤维膜；

所述高聚物A和高聚物B各自为聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)、左旋聚乳酸(PLLA)、共聚物乙交酯-丙交酯(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种；

所述有机溶剂C为六氟异丙醇(HFIP)、二氯甲烷(DCM)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、三氯甲烷、四氢呋喃(THF)中的一种或几种；

所述无机溶剂D为磷酸盐缓冲液(PBS)、生理盐水、最低基础培养基(MEM)中的一种。

所述高聚物A和高聚物B均为皮肤细胞外基质中的主要成分及生物相容性好的合成高分子有机物。

进一步地，步骤(2)中，所述的混合溶剂是由有机溶剂C和无机溶剂D按体积比为9:1的比例混合而得的。

进一步地，步骤(3)所述的静电纺丝工艺参数为：静电电压15～30kV，接收距离8～18cm，芯层溶液推进速率0.05～2.0ml/h，壳层溶液推进速率0.1～3ml/h，相对湿度20％～80％；纺丝速率优选为0.05～1ml/h，壳层溶液推进速率常大于芯层溶液推进速率。