[发明专利]一种用于软组织再生的纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维的制备方法，尤其涉及一种用于软组织再生的纳米纤维的制备方法。

背景技术

大规模的软组织再生在临床实践中仍然是一个挑战，如严重创伤、烧伤、癌症切除术后皮肤和粘膜的引导再生。这样的创伤可通过皮肤移植或粘膜移植来治愈，但任何移植手段都需要二次手术与合适的供体。

对于大面积的损伤，供体位置和面积特别有限，啮合技术通过创面均匀穿孔和对移植皮肤的拉伸的方法可以扩大供体的范围与面积，尽管啮合技术可能有助于减少移植物的尺寸，但可能会由于明显的疤痕和移植后的收缩，导致皮肤外观不美观也会引起功能方面的缺陷。在更严重的情况下是没有供体可用的，为了防止体液流失和微生物污染，临时的解决方案是使用尸体皮肤作为一个机械屏障，在等待上皮再生的一段时间内可能导致致命的并发症。因此开发一种临床实用的、现成的、人工细胞外基质(ECM)皮肤替代物变得特别迫切、这种人工细胞外基质可以模仿天然的ECM，能够提供最佳的细胞生长环境，甚至大面积创作或复杂的器官结构都可以再生。

天然ECM因其细胞融合和组织功能导致其构成复杂。天然ECM软结缔组织通常是一种三维(3D)纳米纤维网络结构，包括胶原蛋白、网状膜和弹性纤维。这种类型的结构符合人类皮肤真皮层的特征。天然ECM的主要成分是胶原蛋白，胶原蛋白是由1～20mm厚的胶原纤维束组成的，而胶原纤维束是由30～10nm厚的胶原纤维组成，人工生产这种胶原蛋白纤维需要采用纳米技术。

静电纺丝一直做为一种制作纳米纤维的方法在应用，但由于这种技术的产率极低，单喷丝头仅为0.005-0.008g／min，成为限制其发展的一个重要因素。通过提高溶液推进速度和聚合物溶液浓度可以提高生产效率，但这会增加纤维直径。

发明内容

本发明涉及一种用于软组织再生的纳米纤维的制备方法，利用胶原蛋白、明胶、聚丙交脂己内酯(PCL)，和聚乙交酯丙交酯(PLGA)和不同浓度的明胶聚合物溶液在不同条件下进行静电纺丝，通过调节滚筒的滚动速度、接收距离、外加电压和电极之间的距离等电纺参数达到理想的纺丝状态。

(1)用90％(v／v)乙酸配制质量分数为10％，30％和50％的TYPE-A牛明胶溶液；PLGA(丙交酯和乙交酯的分子比例为50：50)、PCL和TYPE-A牛明胶溶解到2,2,2-三氟乙醇中，TYPE-1牛胶原溶解在1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇中，所有聚合物的浓度为10wt％，溶液配好后超声震荡30min使胶原更好地分散在溶剂中，溶液制备好后立即进行静电纺丝。

(2)纳米纤维用基于线旋转电极的纺丝设备通过静电纺丝的方法制备：一个配有10根线电极的电极滚筒，浸入到装有500mL聚合物溶液的溶液槽中，其中电极直径100μm彼此之间距离为20mm，电极滚筒直径50mm、长度300mm，在施加电压后，在线电极的表面可以产生喷丝，接地的包覆有聚丙烯膜的金属筒用作接收装置，浸入到溶液槽中的滚筒的滚动速度为10rpm，接收距离为250mm，纺丝电压为30～35kV，温度为25℃。

本发明涉及一种用于软组织再生的细胞外基质纳米纤维(NF-ECM)，可以构建成1～20mm厚的胶原纤维束，而这种胶原纤维束可以组成胶原蛋白，是三维(3D)纳米纤维网络结构细胞外基质(ECM)的重要组成部分。因此，本发明产品经工人处理后可作为一种人工细胞外基质(ECM)皮肤替代物，可以模仿天然的ECM，能够提供最佳的细胞生长环境，甚至大面积创作或复杂的器官结构都可以再生。而且本发明制备方法采用工业无针电纺的设备，大规模生产细胞外基质纳米纤维(NF-ECM)，在大面积烧伤皮肤再生方面具有比较好的应用前景。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合具体实例对本发明做进一步的详述：

(1)用90％(v／v)乙酸配制质量分数为10％，30％和50％的TYPE-A牛明胶溶液。PLGA(丙交酯和乙交酯的分子比例为50：50)、PCL和TYPE-A牛明胶溶解到2,2,2-三氟乙醇中，TYPE-1牛胶原溶解在1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇中，所有聚合物的浓度为10wt％，溶液配好后超声震荡30min使胶原更好地分散在溶剂中，溶液制备好后立即进行静电纺丝。

(2)纳米纤维用基于线旋转电极的纺丝设备通过静电纺丝的方法制备：一个配有10根线电极的电极滚筒，浸入到装有500mL聚合物溶液的溶液槽中，其中电极直径100μm彼此之间距离为20mm，电极滚筒直径50mm、长度300mm，在施加电压后，在线电极的表面可以产生喷丝，接地的包覆有聚丙烯膜的金属筒用作接收装置，浸入到溶液槽中的滚筒的滚动速度为10rpm，接收距离为250mm，纺丝电压为30～35kV，温度为25℃。