一种采用禽蛋壳膜蛋白制备共混型电纺纤维膜的方法.pdf

一种采用禽蛋壳膜蛋白制备共混型电纺纤维膜的方法，属于组织工程支架材料技术领域。该方法的特征是将一种或几种天然的或合成的生物可降解性高分子与可溶性蛋壳膜蛋白共同溶解在共溶剂中，通过静电纺丝的工艺制成电纺纤维膜。本方法操作简单，产品电纺纤维膜具有良好的生物相容性和可降解性，并且具有一定的机械性能，制得的电纺纤维膜可应用于组织工程支架材料、外科敷料等领域。

1.  一种采用禽蛋壳膜蛋白制备共混型电纺纤维膜的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
1)将禽蛋壳膜蛋白和生物可降解高分子材料溶解在共溶剂中，制得浓度为0.01～0.5g/ml的纺丝溶液，溶质中所述的禽蛋壳膜蛋白的质量百分含量为1％～90％；所述的生物可降解高分子材料采用天然或人工合成的生物可降解高分子材料中的一种或几种的混合；
2)使用静电纺丝装置将纺丝溶液制成电纺纤维膜。

2.  按照要求1所述的一种采用禽蛋壳膜蛋白制备电纺纤维膜的方法，其特征在于：所述的天然高分子材料采用海藻酸钠、丝素或纤维素；人工合成高分子材料采用聚-β-羟丁酸、聚羟基脂肪酸酯、聚氧乙烯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚丁二酸丁二醇酯或聚苯硫醚。

3.  按照权利要求1所述的具有生物相容性和生物可降解性特征的共混型电纺纤维膜的制备方法，其特征在于，所用的共溶剂为六氟异丙醇、六氟异丙酮、氢氧化钠水溶液、醋酸水溶液、二氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙醇中的一种或几种的混合。

4.  按照要求1所述的一种采用禽蛋壳膜蛋白制备电纺纤维膜的方法，其特征在于：所述的禽蛋壳膜蛋白是原生鸡、鸭或鹅的蛋壳膜通过任一方法处理制备得到可溶性蛋壳膜蛋白。

一种采用禽蛋壳膜蛋白制备共混型电纺纤维膜的方法
技术领域
本发明涉及一种共混型电纺纤维膜的制备方法，特别涉及一种采用禽蛋壳膜蛋白和生物可降解高分子材料共混制备电纺纤维膜的方法，属于组织工程支架材料领域。
背景技术
静电纺丝(Electrospinning)是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下的喷射作用进行纺丝加工的工艺。由静电纺丝加工得到的纤维产品称为电纺纤维(Electrospun Fiber)。电纺纤维最大的特点是直径非常小，比常规方法制得的纤维直径小几个数量级，其直径范围一般在3nm～1μm。电纺纤维无纺布孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大，这些由传统纺丝方法所无法获得的优良特性，赋予了电纺纤维广阔的应用前景。目前，在纳米复合材料、传感器、伤口敷料、膜分离以及组织工程等领域，电纺纤维都得到了广泛的应用研究。
电纺纤维膜使用的原料，通常根据其所要应用的领域选取。作为组织工程支架的材料，希望其具有良好的生物相容性和可降解性，因此常使用可降解的生物相容性高分子作为静电纺丝的原料，如聚乳酸、纤维素、聚氧乙烯等，除此之外，也有同时使用两种以上高分子共混进行静电纺丝，使各个组分的优点发生协同作用，得到性质优良的组织工程支架。虽然使用这些高分子为原料制备的静电纺丝膜具有可降解特性，但其生物相容性往往受到材料本身性质的限制，并不十分良好。可溶性蛋壳膜蛋白是以鸡、鸭或鹅蛋壳膜为原料经不同溶解处理得到的一种大分子蛋白质，具有优良的生物相容性，但是因其分子量小、交联程度低，用其制备的静电纺丝膜强度低且脆性大，不能应用于支架材料。
发明内容
本发明的目的是在聚合物共混静电纺丝的基础上，提出一种具有生物相容性和生物可降解性特征的共混型电纺纤维膜的制备方法，在保留原料高分子可降解特性的基础上，使其生物相容性得到大幅度提高，同时具有一定的机械强度。
本发明的技术方案如下：
一种采用禽蛋壳膜蛋白制备共混型电纺纤维膜的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
将禽蛋壳膜蛋白和生物可降解高分子材料溶解在共溶剂中，制得浓度为0.01～0.5g/ml的纺丝溶液，溶质中所述的禽蛋壳膜蛋白的质量百分含量为1％～90％；所述的生物可降解高分子材料采用天然或人工合成的生物可降解高分子材料中的一种或几种的混合；
使用静电纺丝装置将纺丝溶液制成电纺纤维膜。
本发明所述的天然高分子材料采用海藻酸钠、丝素或纤维素；人工合成高分子材料采用聚-β-羟丁酸(PHB)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚氧乙烯(PEO)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚苯硫醚(PPS)。
本发明中用以配制以上纺丝溶液所用的共溶剂为六氟异丙醇、六氟异丙酮、氢氧化钠水溶液、醋酸水溶液、二氯甲烷、三氯甲烷或二氯乙醇，这些溶剂既可以单独使用，也可以几种混合使用。
本发明所述的禽蛋壳膜蛋白是原生鸡、鸭或鹅的蛋壳膜通过任一方法处理制备得到可溶性蛋壳膜蛋白。
本发明具有以下优点及突出性效果：
本发明由于采用可降解高分子材料与可溶性蛋壳膜蛋白共混制备电纺纤维膜，可使电纺纤维膜既具有良好的生物可降解性，也可使其生物相容性得到大幅度提高，同时电纺纤维膜的强度也能得到很好的保证。
附图说明
图1为鸡蛋壳膜蛋白-聚碳酸亚丙酯共混静电纺丝膜的电子显微镜写真。
图2为NIH3T3细胞在鸡蛋壳膜蛋白-聚碳酸亚丙酯共混静电纺丝膜上生长3天后的电子显微镜写真。
具体实施方式
本发明提供的一种采用禽蛋壳膜蛋白制备共混型电纺纤维膜的方法，其具体步骤如下：
1)将禽蛋壳膜蛋白和生物可降解高分子材料溶解在共溶剂中，制得浓度为0.01～0.5g/ml的纺丝溶液，溶质中所述的禽蛋壳膜蛋白的质量百分含量为1％～90％；所述的生物可降解高分子材料采用天然或人工合成的生物可降解高分子材料中的一种或几种的混合；
所述的天然高分子材料优选采用海藻酸钠、丝素或纤维素；人工合成高分子材料优选采用聚-β-羟丁酸、聚羟基脂肪酸酯、聚氧乙烯、聚乳酸、聚碳酸亚丙酯、聚丁二酸丁二醇酯或聚苯硫醚。所用的共溶剂优选为六氟异丙醇、六氟异丙酮、氢氧化钠水溶液、醋酸水溶液、二氯甲烷、三氯甲烷和二氯乙醇中的一种或几种的混合。
所述的禽蛋壳膜蛋白优选采用原生鸡、鸭或鹅的蛋壳膜通过任一方法处理制备得到可溶性蛋壳膜蛋白。
2)使用静电纺丝装置将纺丝溶液制成电纺纤维膜。
下列实例进一步说明本发明。本发明以下实施方案都只能是对本发明的说明，而不能限制本发明。例如，实施例中所用的电纺丝条件，只要在合理的条件状态下，实现了对本发明中电纺纤维膜的纺丝制备，就应在本发明的范围内。
实施例1：在烧杯中加入六氟异丙醇3毫升，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)0.075g(为溶质总量的50％，质量百分数，他同)，搅拌，待其溶解后，加入聚碳酸亚丙酯(PPC)0.075g(50％)，搅拌使其溶解，得到浓度为0.05g/ml的纺丝溶液。将配制好的纺丝溶液倒入静电纺丝机的纺丝液储槽中，调整纺丝电压为15kV，纺丝接收距离为20厘米，开始纺丝。待纺丝液储槽中纺丝液用尽，取出电纺纤维膜，真空下脱除溶剂6小时。图1为鸡蛋壳膜蛋白-聚碳酸亚丙酯共混电纺纤维膜的电子显微镜写真，图2是在该电纺纤维膜上进行NIH3T3细胞培养3天后的电子显微镜写真，可以看出NIH3T3细胞在该膜上的黏附和生长情况良好，膜具有良好的生物相容性。
实施例2：将实施例1中鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.045g(30％)，聚碳酸亚丙酯(PPC)的量改为0.105g(70％)，溶剂使用六氟异丙酮，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例3：将实施例1中鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.015g(10％)，聚碳酸亚丙酯(PPC)的量改为0.135g(90％)，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例4：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.003g(1％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚乳酸(PLA)0.297g(99％)，纺丝电压为25kV，纺丝接收距离为25cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例5：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.06g(20％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚乳酸(PLA)0.24g(80％)，溶剂使用二氯甲烷，纺丝电压为25kV，纺丝接收距离为25cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例6：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.27g(90％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚乳酸(PLA)0.03g(10％)，溶剂使用三氯甲烷，纺丝电压为25kV，纺丝接收距离为25cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例7：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白改为鸭蛋壳膜蛋白(SEP)，用量改为0.03g(10％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)0.27g(90％)，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为15cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例8：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.09g(30％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚丁二酸丁二醇酯(PBS)0.21g(70％)，溶剂实用二氯乙醇，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为15cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例9：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.06g(20％)，聚碳酸亚丙酯的量改为海藻酸钠(SA)0.12g(40％)和聚氧乙烯(PEO)0.12g(40％)，溶剂实用醋酸水溶液，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为20cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例10：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.09g(30％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚-β-羟丁酸(PHB)0.21g(70％)，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为20cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例11：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.09g(30％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚羟基脂肪酸酯(PHA)0.21g(70％)，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为20cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例12：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.15g(50％)，聚碳酸亚丙酯的量改为聚苯硫醚(PPS)0.15g(50％)，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为20cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例13：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.09g(30％)，聚碳酸亚丙酯的量改为丝素0.21g(70％)，溶剂使用氢氧化钠水溶液，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为20cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
实施例14：将实施例1中溶质浓度改为0.1g/ml，鸡蛋壳膜蛋白(SEP)的量改为0.06g(20％)，聚碳酸亚丙酯的量改为纤维素0.24g(80％)，溶剂使用氢氧化钠水溶液，纺丝电压为20kV，纺丝接收距离为20cm，制备方法同实施例1，电纺纤维膜具有良好的生物相容性。
比较例1：制备方法同实施例1，将聚碳酸亚丙酯(PPC)的用量改为0.15g(100％)，不添加鸡蛋壳膜蛋白，在其电纺纤维膜上进行NIH3T3细胞培养3～7天，其表面上细胞生长状况较差，仅有少量黏附。
比较例2：制备方法同实施例6，将聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的用量改为0.30g(100％)，不添加鸡蛋壳膜蛋白，在其电纺纤维膜上进行NIH3T3细胞培养3～7天，其表面上细胞黏附极少。
表1不同纺丝条件下电纺纤维膜的性质