[发明专利]一种类蜂巢结构纳米纤维支架的制备方法

说明书

本发明公开了一种类蜂巢结构纳米纤维支架的制备方法，包括：高聚物溶解于溶剂中，经磁力搅拌形成均匀的高聚物溶液作为纺丝液；设定包括电压、纺丝距离和流速的纺丝参数，同轴静电纺丝或共混静电纺丝制备串珠纳米纤维，在铝箔上收集后于通风橱内通风去除多余溶剂，得到类蜂巢结构纳米纤维支架，其具有致密纤维区和由蜂巢壁层形成的大孔隙三维蜂巢结构，所述蜂巢壁层由串珠纳米纤维纵向生长组装形成且具有纳米级孔径。本发明不需要其他模具辅助，改善传统纳米纤维膜致密的孔隙结构，通过串珠纳米纤维担载药物可有效保护其活性并实现药物在一定时间内长效缓释。

技术领域

本发明涉及静电纺丝领域，特别是一种类蜂巢结构纳米纤维支架的制备方法。

背景技术

组织工程是研究、开发生物材料支架用于修复/重建受损或病变的器官/组织的结构和功能的新兴技术，其核心内容是构建理想的组织工程支架，模拟细胞外基质(ECMs)的天然结构和功能。理想的组织工程支架应能够充分模拟天然细胞外基质的三维结构和功能，并与天然器官/组织的力学强度相似，为细胞组织提供合适的生存环境，如何根据复杂的结构和力学特点构建“仿生化”生物支架是组织工程研究领域的难点。

静电纺丝技术是制备纳米纤维支架最为主要的方法之一，但仍面临一大问题，即二维纳米纤维支架纤维排列紧密、纤维之间的孔隙过小(亚微米级)，缺乏细胞生长和组织形成的大孔隙(几十微米到几百微米)，细胞只能在支架表面粘附、生长形成连续的细胞粘膜层，却无法向支架内部渗透、生长形成具有一定厚度的组织结构，不利于三维组织的修复或形成。由于传统二维细胞培养的局限性，开发大孔隙三维支架结构，受到了更多的关注。

蜂巢结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构，由一个个正六边形组成，具有力学性能优异，空间大等优点，在建筑、航空航天、能源转化等领域应用广泛，但在组织工程上的应用还缺乏系统的研究。静电纺聚合物纳米纤维可以自组装形成类似蜂巢结构的纳米纤维(Nedjari S,Schlatter G,Hébraud,Anne.Thick electrospun honeycomb scaffoldswith controlled pore size[J].Materials Letters,2015,142:180-183.)，但是需要蜂巢状的微结构收集底板来控制蜂巢结构的形成。利用静电纺串珠纳米纤维自组装形成蜂巢结构的纳米纤维支架，其致密纤维区(纳米级)为支架提供力学支撑，相对疏松的蜂巢区(微米级)为细胞向支架内部生长提供可能性。

发明内容

为改善传统二维纳米纤维膜孔径致密的不足，本发明的目的在于提供一种类蜂巢结构纳米纤维支架的制备方法，具有大孔隙三维结构，不需要任何模具即可制得，可用于担载药物和功能性微纳米颗粒。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面，上述类蜂巢结构纳米纤维支架的制备方法包括以下步骤：

(1)高聚物溶解于溶剂中，经磁力搅拌形成均匀的高聚物溶液作为纺丝液；

(2)设定包括电压、纺丝距离和流速的纺丝参数，同轴静电纺丝或共混静电纺丝制备串珠纳米纤维，在铝箔上收集后于通风橱内通风去除多余溶剂，得到类蜂巢结构纳米纤维支架；

其中，所述类蜂巢结构纳米纤维支架具有致密纤维区和由蜂巢壁层形成的大孔隙三维蜂巢结构，所述蜂巢壁层由串珠纳米纤维纵向生长组装形成且具有纳米级孔径。

优选地，所述大孔隙三维蜂巢结构的孔径从纳米到微米级梯度分布。

步骤(1)中，还包括将芯层与高聚物溶液混合后形成均匀的悬浮液/溶液/乳液作为纺丝液，所述芯层包括由功能性微纳米颗粒、水溶性药物或挥发性油剂形成的悬浮液/溶液/乳液。

优选地，所述功能性微纳米颗粒为牛乳血清蛋白-葡聚糖的微球、微胶囊或脂质体；和/或所述水溶性药物选自牛乳血清蛋白、盐酸四环素、胰岛素、转化生长因子、血管内皮生长因子、骨形成蛋白中的一种或两种以上组合。