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一种同轴静电纺丝纤维支架及其制备方法

  • 专利名称
    一种同轴静电纺丝纤维支架及其制备方法
  • 发明者
    敖英芳, 满振涛, 邵振兴, 陈海峰, 尹玲
  • 公开日
    2014年7月2日
  • 申请日期
    2014年3月20日
  • 优先权日
    2014年3月20日
  • 申请人
    北京大学第三医院
  • 文档编号
    A61L27/18GK103893817SQ201410105971
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种同轴静电纺丝纤维支架,其特征在于,所述同轴静电纺丝纤维支架包括脂肪族聚酯壳层和聚乙烯吡咯烷酮芯层2.根据权利要求1所述的同轴静电纺丝纤维支架,其特征在于,所述脂肪族聚酯壳层中脂肪族聚酯选自聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚(乳酸-己醇)共聚物中的至少一种3.根据权利要求1所述的同轴静电纺丝纤维支架,其特征在于,所述同轴静电纺丝纤维支架还包括药物和/或生物活性因子,所述药物和/或生物活性因子负载在所述聚乙烯吡咯烷酮芯层中4.根据权利要求3所述的同轴静电纺丝纤维支架,其特征在于,所述药物为牛血清蛋白5.根据权利要求3所述的同轴静电纺丝纤维支架,其特征在于,脂肪族聚酯壳层中脂肪族聚酯、聚乙烯吡咯烷酮芯层中聚乙烯吡咯烷酮以及所述药物和/或生物活性因子的质量比为 1-1.50.35-0.550.01-0.0156.—种权利要求1-5任一项所述的同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,其特征在于,所述方法包括 制备脂肪族聚酯壳层溶液将脂肪族聚酯溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到所述脂肪族聚酯壳层溶液; 制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液将聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液; 在无风环境下,分别将所述脂肪族聚酯壳层溶液和所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液注入壳层溶液注射器和芯层溶液注射器中,进行同轴静电纺丝,制备得到所述同轴静电纺丝纤维支架; 制备脂肪族聚酯壳层溶液所用有机溶剂和制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中所用有机溶剂为同一种7.根据权利要求6所述的同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,其特征在于,所述方法还包括在所述制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液时,向所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中加入药物和/或生物活性因子8.根据权利要求6所述的同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,其特征在于,所述脂肪族聚酯壳层溶液的浓度为0.14g/ml-0.16g/ml,所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的浓度为0.065g/ml_0.075g/ml9.根据权利要求6所述的同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂选自三氟乙醇、甲酸、六氟异丙醇、三氯甲烷、乙醇中的至少一种10.根据权利要求6-9任一项所述的同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,其特征在于,所述同轴静电纺丝的操作参数为纺丝电压为10.5-10.SKv ;喷丝头到收集板的距离为18-20cm ;脂肪族聚酯壳层溶液的推进速度为0.20-0.22毫升/小时;聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的推进速度为0.13-0.15毫升/小时;壳层溶液注射器的针头内径为0.89-0.91毫米;芯层溶液注射器的针头内径为0.40-0.42毫米
  • 技术领域
    [0001]本发明涉及生物组织工程领域,特别涉及一种同轴静电纺丝纤维支架及其制备方法
  • 专利摘要
    本发明公开了一种同轴静电纺丝纤维支架及其制备方法,属于生物组织工程领域。该支架包括脂肪族聚酯壳层和聚乙烯吡咯烷酮芯层,不仅安全无毒且生物相容性优异好,还具有负载并缓释药物和/或生物活性因子的功能,能够广泛应用在生物组织工程领域。本发明还提供了该同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,通过对脂肪族聚酯壳层溶液和聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液在无风环境下进行同轴静电纺丝,制备得到纳米级静电纺丝纤维支架,该纳米级静电纺丝纤维支架安全无毒,且具有较高的比表面积和孔隙率,使其作为药物和/或生物活性因子的载体具有了良好的缓释功能。本发明方法简单,易控制,实用性较强。
  • 发明内容
  • 专利说明
    一种同轴静电纺丝纤维支架及其制备方法
  • 专利详情
  • 全文pdf
  • 权力要求
  • 说明书
  • 法律状态
一种同轴静电纺丝纤维支架及其制备方法[0002]纤维支架是一种生物组织工程支架,由于其具有与天然细胞外基质相近的纳米级结构,能够仿生细胞外基质的结构特点,具有支撑细胞生长、引导组织再生、控制组织结构和释放生物活性因子等作用。由于纤维支架的材料和结构是影响其功能的主要因素,所以对纤维支架的制备十分重要。利用同轴静电纺丝技术所制备的纳米级纤维不仅具有较高的比表面积和孔隙率,还具有和细胞外基质相似的结构,所以,常用同轴静电纺丝技术制备具有“壳-芯”双层结构的同轴静电纺丝纤维支架。生物相容性良好的壳层作为支架结构来支撑细胞生长,并保护芯层所负载的药物和/或生物活性因子。[0003]现有技术使用脂肪族聚酯的氯仿溶液作为壳层溶液,蛋白质-聚乙二醇(PEG)的氯仿溶液作为芯层溶液,通过采用同轴静电纺丝技术制备得到具有与天然细胞外基质相近的纳米级结构的同轴静电纺丝纤维支架。[0004]在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:[0005]现有技术同轴静电纺丝纤维支架使用PEG作为芯层材料,而PEG局部用药时不仅容易引发过敏反应,如荨麻疹或延迟性过敏反应,还容易引发烧伤病人发生高渗性、代谢物的酸中毒和肾功能减退等病症。可见,PEG的无法应用在某些特定场合,其应用具有一定的局限性,从而使所制备的同轴静电纺丝纤维支架的应用具有一定的局限性。
[0006]为了解决现有技术同轴静电纺丝纤维支架的应用具有局限性的问题,本发明实施例提供了一种同轴静电纺丝纤维支架。所述技术方案如下:[0007]—方面,本发明实施例提供了一种同轴静电纺丝纤维支架,所述同轴静电纺丝纤维支架包括:脂肪族聚酯壳层和聚乙烯吡咯烷酮芯层。[0008]具体地,所述脂肪族聚酯选自聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚(乳酸-己醇)共聚物中的至少一种。
[0009]作为优选,所述同轴静电纺丝纤维支架还包括药物和/或生物活性因子,所述药物和/或生物活性因子负载在所述聚乙烯吡咯烷酮芯层中。
[0010]作为优选,所述药物为牛血清蛋白。
[0011]作为优选,脂肪族聚酯壳层中脂肪族聚酯、聚乙烯吡咯烷酮芯层中聚乙烯吡咯烷酮以及所述药物和/或生物活性因子的质量比为1-1.5:0.35-0.55:0.01-0.015。
[0012]另一方面,本发明实施例还提供了一种同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,所述方法包括:
[0013]制备脂肪族聚酯壳层溶液:将脂肪族聚酯溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到所述脂肪族聚酯壳层溶液;
[0014]制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液:将聚乙烯吡咯烷酮溶于同种有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液;
[0015]在无风环境下,分别将所述脂肪族聚酯壳层溶液和所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液注入壳层溶液注射器和芯层溶液注射器中,进行同轴静电纺丝,制备得到所述同轴静电纺丝纤维支架;
[0016]制备脂肪族聚酯壳层溶液所用有机溶剂和制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中所用有机溶剂为同一种。
[0017]作为优选,所述方法还包括:在所述制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液时,向所述聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中加入药物和/或生物活性因子。
[0018]作为优选,所述脂肪族聚酯壳层溶液的浓度为0.14g/ml-0.16g/ml,所述聚乙烯批咯烷酮芯层溶液的浓度为0.065g/ml-0.075g/ml。
[0019]具体地,所述有机溶剂选自三氟乙醇、甲酸、六氟异丙醇、三氯甲烷、乙醇中的至少一种。
[0020]作为优选,所述同轴静电纺丝的操作参数为:纺丝电压为10.5-10.SKv ;喷丝头到收集板的距离为18-20cm ;脂肪族聚酯壳层溶液的推进速度为0.20-0.22毫升/小时;聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液 的推进速度为0.13-0.15毫升/小时;壳层溶液注射器的针头内径为0.89-0.91毫米;芯层溶液注射器的针头内径为0.40-0.42毫米。
[0021]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0022]本发明实施例提供了一种包括脂肪族聚酯壳层和聚乙烯吡咯烷酮芯层的同轴静电纺丝纤维支架。由于聚乙烯吡咯烷酮是一种安全无毒的水溶性医药中间体及药物辅剂,能与多种物质互溶或复合,使同轴静电纺丝纤维支架安全无毒且具有优异的生物相容性;由于聚乙烯吡咯烷酮的N-H或O-H键能与多种药物和/或生物活性因子形成分子间的缔合作用,并通过该缔合作用控制药物和/或生物活性因子的释放时间和作用强度,延长该药物和/或生物活性因子在体内的释放和吸收时间,赋予同轴静电纺丝纤维支架负载并缓释药物和/或生物活性因子的功能。可见,本发明实施例提供的安全无毒的同轴静电纺丝纤维支架能够广泛应用在生物组织工程领域。
[0023]本发明实施例还提供了一种同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,通过对脂肪族聚酯壳层溶液和聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液在无风环境下进行同轴静电纺丝,能够制备得到纳米级静电纺丝纤维支架,该纳米级静电纺丝纤维支架安全无毒,且具有较高的比表面积和孔隙率,使其作为药物和/或生物活性因子的载体具有了良好的缓释功能。本发明方法简单,易控制,实用性较强。



[0024]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本发明实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架的制备流程图;[0026]图2是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架的制备流程图;
[0027]图3是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架的制备过程示意图;
[0028]图4是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架的透射电镜图;
[0029]图5是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架的扫描电镜图;
[0030]图6是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架的直径分布图;
[0031]图7a是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架中牛血清蛋白的缓释前的扫描电镜图;
[0032]图7b是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架中牛血清蛋白的缓释后的扫描电镜图;
[0033]图8是本发明又一实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架中牛血清蛋白的缓释效果示意图。
[0034]其中,I壳层溶液注射器,
[0035]2芯层溶液注射器,
[0036]3喷丝头,
[0037]4收集板,
[0038]5同轴静电纺丝纤维支架,
[0039]51脂肪族聚酯壳层,
[0040]52聚乙烯吡咯烷酮芯层,
[0041]6牛血清蛋白,
[0042]7中空状同轴电纺丝纤维支架。

[0043]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0044]实施例1
[0045]本发明实施例提供了一种同轴静电纺丝纤维支架5,该同轴静电纺丝纤维支架5包括:脂肪族聚酯壳层51和聚乙烯吡咯烷酮芯层52。
[0046]本发明实施例提供了一种包括脂肪族聚酯壳层51和聚乙烯吡咯烷酮芯层52的同轴静电纺丝纤维支架5。由于聚乙烯吡咯烷酮是一种安全无毒的水溶性医药中间体及药物辅剂,能与多种物质互溶或复合,使同轴静电纺丝纤维支架5安全无毒且具有优异的生物相容性;由于聚乙烯吡咯烷酮的N-H或O-H键能与多种药物和/或生物活性因子形成分子间的缔合作用,并通过该缔合作用控制药物和/或生物活性因子的释放时间和作用强度,延长该药物和/或生物活性因子在体内的释放和吸收时间,赋予同轴静电纺丝纤维支架5负载并缓释药物和/或生物活性因子的功能。可见,本发明实施例提供的安全无毒的同轴静电纺丝纤维支架5能够广泛应用在生物组织工程领域。
[0047]实施例2
[0048]本发明提供了一种同轴静电纺丝纤维支架5,该同轴静电纺丝纤维支架5包括:月旨肪族聚酯壳层51和负载有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层52。
[0049]通过向聚乙烯吡咯烷酮芯层52中加入药物和/或生物活性因子,使所制备的同轴静电纺丝纤维支架5具有了药用功能,对患者进行定向医治。
[0050]具体地,该脂肪族聚酯选自聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚(乳酸-己醇)共聚物中的至少一种,优选聚己内酯。
[0051]基于对壳层的生物分解性、机械性能和加工性能的要求,本发明实施例纤维支架的壳层材料选用聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚(乳酸-己醇)共聚物中的至少一种。而聚己内酯由于具有良好的生物相容性及生物降解性、与其它高分子聚合物良好的相容性、良好的溶剂溶解性等优点,本发明实施例优选聚己内酯作为壳层材料,从而赋予所制备的同轴静电纺丝纤维支架5优异的性能。
[0052]基于聚乙烯吡咯烷酮的N-H或O-H键能与多种药物和/或生物活性因子形成分子间的缔合作用,并通过该缔合作用控制药物和/或生物活性因子的释放时间和作用强度,延长该药物和/或生物活性因子在体内的释放和吸收时间。可见,聚乙烯吡咯烷酮芯层52不仅能够作为药物和/或生物活性因子的载体,且能有效缓释负载的药物和/或生物活性因子,广泛应用于生物组织工程领域。
[0053]作为优选,该药物为牛血清蛋白6。
[0054]由于牛血清蛋白6是一种生化实验中应用广泛的载体,本发明实施例中该药物优选牛血清蛋白6。可以理解的是,该药物还可选自其他抗生素、维生素、蛋白质和核酸等药物。
[0055]具体地,脂肪族聚酯壳层中脂肪族聚酯、聚乙烯吡咯烷酮芯层中聚乙烯吡咯烷酮以及药物和/或生物活性因子的质量比为1-1.5:0.35-0.55:0.01-0.015。
[0056]为了较好地控制所制备的同轴静电纺丝纤维支架5的结构,使其具有较高的比表面积和孔隙率,同时使药物和/或生物活性因子的负载量和缓释能力处于较佳的平衡点,本发明实施例将脂肪族聚酯壳层中脂肪族聚酯、聚乙烯吡咯烷酮芯层中聚乙烯吡咯烷酮以及药物和/或生物活性因子的质量比控制在1-1.5:0.35-0.55:0.01-0.015。作为优选,月旨肪族聚酯壳层中脂肪族聚酯、聚乙烯吡咯烷酮芯层中聚乙烯吡咯烷酮以及药物和/或生物活性因子的质量比为1:0.5:0.013。
[0057]实施例3
[0058]如附图1所示,本发明实施例提供了一种同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,包括:
[0059]步骤101:制备脂肪族聚酯壳层溶液:将脂肪族聚酯溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到脂肪族聚酯壳层溶液。
[0060]步骤102:制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液:将聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液。
[0061]步骤103:在无风环境下,分别将脂肪族聚酯壳层溶液和聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液注入壳层溶液注射器I和芯层溶液注射器2中,进行同轴静电纺丝,制备得到同轴静电纺丝纤维支架5。
[0062] 本发明实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架5的制备方法,通过对脂肪族聚酯壳层溶液和聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液在无风环境下进行同轴静电纺丝,能够制备得到纳米级静电纺丝纤维支架,该纳米级静电纺丝纤维支架安全无毒,且具有较高的比表面积和孔隙率,使其作为药物和/或生物活性因子的载体具有了良好的缓释功能。本发明方法简单,易控制,实用性较强。
[0063]实施例4
[0064]如附图2所示,本发明实施例提供了一种同轴静电纺丝纤维支架的制备方法,包括:
[0065]步骤201:将脂肪族聚酯溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到脂肪族聚酯壳层溶液,控制该脂肪族聚酯壳层溶液的浓度为0.14g/ml-0.16g/ml。
[0066]同轴静电纺丝过程要求壳层和芯层溶液具有合适的浓度,可以理解的是,浓度和粘度成正比。为了保证脂肪族聚酯壳层溶液有足够大的表面张力和电场力相平衡,并通过该平衡力的作用在喷丝口处形成稳定的泰勒锥,进而保证所制备的纤维支架具有稳定均一的结构,本发明实施例在可纺丝的情况下,控制该脂肪族聚酯壳层溶液的浓度为0.Hg/ml-0.16g/ml,优选 0.15g/ml。
[0067]步骤202:将聚乙烯吡咯烷酮以及药物和/或生物活性因子溶于有机溶剂中,搅拌至完全溶解,得到聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液,控制该聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的浓度为0.065g/ml_0.075g/ml。
[0068] 为了提高所制备的纤维支架中壳层与芯层的相容性,本发明实施例中制备脂肪族聚酯壳层溶液所用有机溶剂和制备聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中所用有机溶剂为同一种。
[0069]由于芯层溶液的浓度既不能太大又不能太小,因为在其他条件恒定的情况下,芯层溶液的浓度过大,则壳层溶液在交界面处产生的对芯层溶液的粘性摩擦力将不能克服自身的粘弹力,进而不能很好的牵伸形成复合喷射细流;芯层溶液的粘度过小,则不能形成连续的稳定的喷射细流,导致该同轴静电纺丝过程的不稳定性增加。所以,本发明实施例控制该聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的浓度为0.065g/ml-0.075g/ml,优选0.07g/ml。
[0070]步骤203:将药物和/或生物活性因子加入聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中,搅拌至混合均匀,得到含有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液,控制该含有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中药物和/或生物活性因子的浓度为0.0015g/ml_0.0025g/ml。
[0071]为了制备得到具有释放药物和/或生物活性因子功能的同轴静电纺丝纤维支架5,本发明实施例同时将聚乙烯吡咯烷酮以及药物和/或生物活性因子溶于有机溶剂中,制备得到含有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液。为了保证所制备的纤维支架最佳的载药量和缓释能力,本发明实施例控制该含有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的浓度为0.0015g/ml-0.0025g/ml,优选0.002g/ml。
[0072]步骤204:在无风环境下,分别将脂肪族聚酯壳层溶液和含有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液注入壳层溶液注射器I和芯层溶液注射器2中,进行同轴静电纺丝,制备得到同轴静电纺丝纤维支架5。
[0073]如附图3所示,同轴静电纺丝过程中,壳层溶液和芯层溶液分别经壳层溶液注射器I和芯层溶液注射器2进行推注,在同一喷丝头3处形成纤维射流,并由收集板4 (优选铝箔)进行收集,得到同轴静电纺丝纤维支架5。该纤维射流在未固化之前,其结构很容易受到外界因素的影响,为了保证所得到的纤维支架的结构及长度均一稳定,本发明实施例再无风环境下进行同轴静电纺丝操作。
[0074]具体地,该有机溶剂选自三氟乙醇、甲酸、六氟异丙醇、三氯甲烷、乙醇中的至少一种。
[0075]为了有效减小壳层和芯层溶液之间的界面张力,使壳层溶液带动芯层溶液进行更好的牵伸,形成较好的复合喷射细流;且保证得到的纤维支架中芯层-壳层边界分明,结构更加完善,本发明实施例选用三氟乙醇、甲酸、六氟异丙醇、三氯甲烷、乙醇中的至少一种作为静电纺丝有机溶剂,优选三氟乙醇。
[0076]作为优选,该同轴静电纺丝过程的操作参数为:纺丝电压为10.5-10.SKv ;喷丝头
3到收集板4的距离为18-20cm ;脂肪族聚酯壳层溶液的推进速度为0.20-0.22毫升/小时;聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的推进速度为0.13-0.15毫升/小时;壳层溶液注射器I的针头内径为0.89-0.91毫米;芯层溶液注射器2的针头内径为0.40-0.42毫米。
[0077]同轴静电纺丝过程中,对其操作参数的控制十分关键。具体地,控制芯层和壳层溶液的流速对于得到形态良好的芯-壳结构的纤维支架来说十分关键。为了防止芯层溶液流速太快以至于突破壳层溶液的包裹,以形成稳定的复合喷射细流;为了避免壳层溶液进行单独的静电纺丝,得到形态良好的粗细均匀的连续的芯-壳结构的纤维支架,本发明实施例将聚己内酯壳层溶液的推进速度控制在0.20-0.22毫升/小时,优选0.21毫升/小时;将聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的推进速度控制在0.13-0.15毫升/小时,优选0.14毫升/小时。
[0078]对于纺丝电压而言,当所加的电压不同时,为打破表面张力与电场力的平衡,毛细管顶端的液滴将会产生不同的表面形状,影响随后产生的喷射液滴及细流尺寸的分布情况、纤维形态和其所传导的电流大小。当所施加的电压较低时,初始喷射点突于喷头的外侧,喷射细流也将于液滴尖端产生,此时液滴的直径大于喷射针头的孔径,所得的纳米纤维较细,结珠较少; 当电压增加后,喷射液滴将缩入喷射针头中,使喷射细流随之由针头尖端产生,所得纳米纤维的线密度和结珠密度也会有相应的增加;电压继续增加至上临界,则细流将会由针头内壁直接剧烈喷射而出,不再形成喷射细流,而只形成喷射液滴,使接珠密度急剧上升。基于以上,本发明实施例将纺丝电压控制在10.5-10.8Kv,优选10.6Κν,从而保证所得到的纤维支架为纳米级结构,且顺滑无结珠。
[0079]对于喷丝头3到收集板4的距离来说,一方面,为了防止所制备的纤维支架过于分散,收集板4收集一定厚度的纤维支架所需时间过程;另一方面,为了防止所得到的纤维支架形成带状或串珠状结构,本发明实施例控制喷丝头3到收集板4的距离为18-20cm,优选20cmo
[0080]进一步地,为了使所制备的纤维支架的芯-壳结构清晰且均匀,本发明实施例将壳层溶液注射器I的针头内径控制在0.89-0.91毫米,优选0.90毫米;将芯层溶液注射器2的针头内径控制在0.40-0.42毫米,优选0.41毫米。
[0081]实施例5
[0082]将0.75克聚己内酯溶于5毫升三氟乙醇中,低速搅拌2小时,至聚己内酯完全溶解,得到0.15g/ml的聚己内酯壳层溶液;将0.35克聚乙烯吡咯烷酮溶于5毫升三氟乙醇中,低速搅拌4小时,至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解,得到0.07g/ml的聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液,然后将10毫克牛血清蛋白6作为模型蛋白,加入到该聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中,配成
0.002g/ml的牛血清蛋白6-聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液。
[0083]如附图3所示,在无风环境下,将上述聚己内酯壳层溶液和牛血清蛋白6-聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液分别加入壳层溶液注射器I和芯层溶液注射器2中,进行同轴静电纺丝,制备得到同轴静电纺丝纤维支架5。在该同轴静电纺丝过程中,控制纺丝电压为10.6Kv ;喷丝头3到收集板4的距离为20cm ;聚己内酯壳层溶液的推进速度为0.21毫升/小时;聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的推进速度为0.14毫升/小时;壳层溶液注射器I的针头内径为0.90毫米;芯层溶液注射器2的针头内径为0.41毫米。
[0084]利用透射电镜观察所制备的纤维支架,如附图4所示,本发明实施例制备的纤维支架可见明显的清晰的“壳-芯”双层结构,且脂肪族聚酯壳层51和聚乙烯吡咯烷酮芯层52的结构完整均一,说明负载有药物和/或生物活性因子的聚乙烯吡咯烷酮芯层52被脂肪族聚酯壳层51成功包裹。
[0085]利用扫描电镜观察所制备的纤维支架,如附图5所示,本发明实施例制备的纤维支架的纤维形态均一,顺滑,无结珠形成。且本发明实施例制备的纤维支架的直径主要分布于600-700纳米左右,属于纳米级结构,参照图6。可见,本发明实施例提供的同轴静电纺丝纤维支架5结构参数均较佳,达到了生物组织工程的应用要求。[0086]将该纤维支架中的牛血清蛋白6进行荧光标记,通过共聚焦显微镜观察本发明实施例制备的纤维支架中牛血清蛋白6均匀且连续分布。
[0087]为了验证本发明实施例制备的纤维支架对牛血清蛋白6的负载率,本发明实施例对其中的牛血清蛋白6负载率进行了测定。具体过程如下:
[0088]取直径为2厘米大小的圆形支架(重量为30毫克),用I毫升三氟乙醇溶解,得到混合溶液。然后取200微升上述混合溶液加入到96孔板的中,用多通道分光光度计(使用激发光:575纳米;发射光:620纳米)检测牛血清蛋白6的含量,取样本量为6。该纤维支架中牛血清蛋白6负载率的计算公式为:
[0089]蛋白承载率(%)=100XMn/M0
[0090]Mn表示该纤维支架中所承载的牛血清蛋白6的质量,MO表示在该纤维支架的同轴静电纺丝制备过程中,牛血清蛋白6的用量。结果显示,本发明实施例制备的纤维支架对牛血清蛋白6的负载率为80.7±4.5%,具有较强的负载能力。
[0091]利用扫描电镜观察本发明实施例制备的纤维支架中芯层的牛血清蛋白6的释放过程,如附图7a和附图7b所示,牛血清蛋白6在该纤维支架中得到成功释放,可见,牛血清蛋白6释放后,该同轴电纺丝纤维支架变成中空状同轴电纺丝纤维支架7。可见,本发明实施例提供的纤维支架作为牛血清蛋白6的载体能够对其有效进行释放。
[0092]本发明实施例对所制备的纤维支架缓释牛血清蛋白6的效果进行了试验,具体过程为:取直径为2厘米大小的圆形支架(重量为30毫克),用1.5毫升磷酸缓冲液浸泡,并置于37°C中。每天定时取浸泡液500微升,作为样本,然后用新鲜磷酸缓冲液将浸泡液增加至
1.5毫升。重复上述过程21天,用多通道分光光度计(使用激发光:575纳米;发射光:620纳米)检测所收集的样本中牛血清蛋白6的含量。取样本量为6,并根据此来计算累积释放量,来反应该纤维支架中牛血清蛋白6的缓释情况。其中,累积释放量的计算公式为:
[0093]累积释放量(%)=100 X Mt/Mn
[0094]其中,Mt表示在时间点t时,该纤维支架所释放出牛血清蛋白6的质量,Mn表示支架中所承载的牛血清蛋白6的质量。
[0095]如附图8所示,该纤维支架的释放过程可分为两个阶段,第1-7天是牛血清蛋白6的逐渐释放期,第8-21天是牛血清蛋白6的缓慢释放期。可见该纤维支架成功对牛血清进行了缓释,且缓释效果稳定,缓释时间长。
[0096]实施例6
[0097]将0.7克聚己内酯溶于5毫升六氟乙丙醇中,低速搅拌2小时,至聚己内酯完全溶解,得到聚己内酯壳层溶液;将0.325克聚乙烯吡咯烷酮溶于5毫升六氟乙丙醇中,低速搅拌4小时,至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解,得到聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液,然后将9毫克牛血清蛋白6作为模型蛋白,加入到该聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中,配成牛血清蛋白6-聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液。
[0098]如附图3所示,在无风环境下,将上述聚己内酯壳层溶液和牛血清蛋白6-聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液分别加入壳层溶液注射器I和芯层溶液注射器2中,进行同轴静电纺丝,制备得到同轴静电纺丝纤维支架5。在该同轴静电纺丝过程中,控制纺丝电压为10.5Kv ;喷丝头3到收集板4的距离为18cm ;聚己内酯壳层溶液的推进速度为0.20毫升/小时;聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的推进速度为0.13毫升/小时;壳层溶液注射器I的针头内径为0.89毫米;芯层溶液注射器2的针头内径为0.40毫米。
[0099]本发明实施例提供的包括脂肪族聚酯壳层51和聚乙烯吡咯烷酮芯层52的同轴静电纺丝纤维支架5不仅安全无毒且具有优异的生物相容性,还具有负载并缓释药物和/或生物活性因子的功能,能够广泛应用在生物组织工程领域。
[0100]实施例7
[0101]将0.80克聚己内酯溶于5毫升三氟乙醇中,低速搅拌2小时,至聚己内酯完全溶解,得到聚己内酯壳层溶液;将0.375克聚乙烯吡咯烷酮溶于5毫升三氟乙醇中,低速搅拌
4小时,至聚乙烯吡咯烷酮完全溶解,得到聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液,然后将10.5毫克牛血清蛋白6作为模型蛋白,加入到该聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液中,配成牛血清蛋白6-聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液。
[0102]如附图3所示,在无风环境下,将上述聚己内酯壳层溶液和牛血清蛋白6-聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液分别加入壳层溶液注射器I和芯层溶液注射器2中,进行同轴静电纺丝,制备得到同轴静电纺丝纤维支架5。在该同轴静电纺丝过程中,控制纺丝电压为10.SKv ;喷丝头3到收集板4的距离为19cm ;聚己内酯壳层溶液的推进速度为0.22毫升/小时;聚乙烯吡咯烷酮芯层溶液的推进速度为0.15毫升/小时;壳层溶液注射器I的针头内径为0.91毫米;芯层溶液注射器2的针头内径为0.42毫米。
[0103]本发明实施例提供 的包括脂肪族聚酯壳层51和聚乙烯吡咯烷酮芯层52的同轴静电纺丝纤维支架5不仅安全无毒且具有优异的生物相容性,还具有负载并缓释药物和/或生物活性因子的功能,能够广泛应用在生物组织工程领域。
[0104]以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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