[发明专利]一种PLGA/MNPs纳米复合纤维材料及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种具有超顺磁性的纳米复合纤维材料及其制备与应用。 

背景技术

人体内的大部分组织，比如神经，肌肉，骨，血管，都是通过其高度有序的结构来实现其功能的表达。例如，神经组织通过其遍布全身的有序的轴突来实现信号的迅速传递。在日常生活中的种种原因如创伤、肿瘤、感染等造成这一类组织的缺损不愈合一直是治疗领域的难题。近年来，组织工程学的发展为解决这一难题提供了一种途径：通过组织工程方法诱导新组织的形成，从而修复受损组织。其中，作为载体的组织工程支架在修复过程中扮演着核心的作用。它能连接细胞的组织和框架，引导组织生长成特定的形态。所以具有有序结构的组织工程支架在这类组织的修复中尤为重要，因为支架的有序结构能成功诱导细胞的有序增长。因此，开发具有有序结构和优良的生物相容性的支架材料是目前组织工程领域亟待解决的问题之一。 

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种既具有有序结构又拥有优良的生物相容性的超顺磁性复合纤维材料及其制备与应用。 

本发明是通过以下技术方案来实现的： 

一种超顺磁性复合纤维材料，由复合纤维编织而成，所述复合纤维中包含聚合物和磁性纳米颗粒，所述磁性纳米颗粒与聚合物的质量比范围为1:100～1:5，所述纤维材料中的纤维是有序排列的。 

作为优选方式，所述纤维材料为薄膜或块体，所述聚合物为聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）、聚乙烯醇（PVA）、聚氧化乙烯（PEO）、聚乙二醇（PEG）、 聚丙烯腈（PAN）中的至少一种。 

作为优选方式，所述复合纤维材料具有多层结构，同一层中的纤维沿相同方向排列，相邻两层间的纤维排列方向不同。 

作为优选方式，复合纤维的直径为100～500nm，所述磁性纳米颗粒均匀分布于聚合物纤维中，其平均粒径为4nm～20nm。所述磁性纳米颗粒表面可以是疏水性的，也可以是亲水性的。 

本发明的另一目的在于提供一种用于制备上述复合纤维材料的静电纺丝装置，包括注射器1，注射器推进泵2,不锈钢针头3,高压发生仪4,铝箔接收板5,地线10，所述注射器1置于推进泵2上用于容纳和注射纺丝液，所述注射器1通过导管5与不锈钢针头3连通，使注射器中的纺丝液能够通过不锈钢针头3排出，所述不锈钢针头3与高压发生仪4输出端通过导线6连接，当开启高压发生仪时能够使不锈钢针头及通过其中的纺丝液带上电荷，所述不锈钢针头3位于铝箔接收板5上方并垂直于铝箔接收板5，所述铝箔接收板5置于升降台上并与地线10连接，且所述铝箔接收板5处于具有均匀磁感线的强力磁场中。通过升降台可调整接收板与不锈钢针头3的距离，通过接地设置使不锈钢针头与接收板之间产生电压差，所述磁场可以采用强磁铁提供的静磁场，也可以采用交变电磁场。 

作为优选方式，在所述铝箔接收板可在磁场中旋转方向。 

作为优选方式，所述不锈钢针头3为6#平口针头，所述不锈钢针头3到铝箔接收板5距离为20cm。 

作为优选方式，还可以在所述装置中设置保温装置，用于调节环境温度，尽量使静电纺丝过程处于比较恒定的温度，所述保温装置可以是红外灯。 

本发明还提供了一种制备上述复合纤维材料的方法，包括以下步骤： 

(1)纺丝液的配置：将磁性纳米颗粒通过超声分散于CH₂Cl₂中，再加入聚乳酸-羟基乙酸震荡混匀，然后将N,N-二甲基甲酰胺缓慢滴加到上述混合液中，混合均匀得到纺丝液； 

(2)将上述纺丝液加入到权利要求4所述的静电纺丝装置中的所述的注射器中，开启高压发生仪和注射器推进泵，进行静电纺丝，最后从铝箔接收板上收集产品，干燥后得到复合纤维材料。 

作为优选方式，所述纺丝液中磁性纳米颗粒与聚乳酸-羟基乙酸的质量比为1:100～1:5，其中所述质量比为1:10时，所得材料的有序性最高，聚乳酸-羟基乙酸终浓度为5%（w/v），所用溶剂CH₂Cl₂/DMF最终体积比8/2，所述高压发生仪的输出电压为20kV，注射器推进泵的推进速度为0.5～1mL/h，纺丝过程中环境温度控制在20～30℃。 

作为优选方式，还可以在铝箔接收板上放置玻片，用于承载复合纤维材料，便于产品的收集，避免产品在干燥过程中发生较大的收缩和卷曲。 

作为优选方式，在电纺丝过程中还可以通过改变接收板的方向，对纤维的方向进行控制，使所得的复合纤维材料中纤维分层定向排列。