[发明专利]平行电场诱导相分离法制备核壳结构天然聚电解质纳米纤维

说明书

技术领域

本发明属于生物高分子纳米纤维材料的制备领域，涉及一种以平行电场诱导相分离法制备核壳结构天然聚电解质纳米纤维。

背景技术

静电纺丝技术是利用静电排斥力牵引聚合物溶液或熔体来制备直径在纳米到微米尺度纤维的一种方法。在静电纺丝过程中，电荷通过聚合物的运载，由注射针头运动至接收装置，形成闭合电循环，高压则为加速聚合物的流动作用提供了能量。当没有外加电压时，聚合物流体因表面张力作用贮积在注射针头内不外流。电场开启时，在电场力作用下，流体表面产生大量静电荷。倘若外加电压所产生的电场强度小，电场力将不足以使溶液中带电荷部分从注射针头喷出。伴随着电场强度的增大，注射针头顶端液滴被逐渐拉长，形成带电锥体，即泰勒锥。当场强增大到特定临界值时，流体表面的电荷斥力大于表面张力，泰勒锥就形成一股带电的喷射流。带电聚合物喷射流经过一个不稳定的拉长过程。使喷射流变长变细，同时溶剂挥发纤维固化，并以无序状排列于收集器上，形成纤维毡。所制备的纳米纤维无纺布具有比表面积大、孔隙率高、纤维的精细程度与均一性高、长径比大等优点，使其在细胞培养、伤口修复、组织工程支架、药物运输缓释等生物医药领域有较高的应用。核壳结构纳米纤维除具有在以上领域的应用以外，还在生物活性化合物或药物的封装、化学修饰、细胞支架、药物释放和基因转载等方面具有特有的潜在应用。近年来，在飞速发展的纳米技术领域核壳结构纳米纤维由于其独特的特性得到了广泛的关注。

自然界中存在大量天然高分子，如透明质酸、壳寡糖、海藻酸钠，硫酸软骨素，具有良好的可生物降解性和生物相容性等优点，可以通过电纺丝法制备成纳米纤维膜而应用于生物组织工程、生物医用材料等领域。透明质酸(Hyaluronic acid，HA)又名玻尿酸，是存在于生物组织中细胞外基质中的一种酸性粘多糖由β-D-N-乙酰氨基葡萄糖和β-D-葡萄糖磺酸为结构单元的以β-1，4-糖苷链连成的一种链状高分子，是一种带有负电荷的聚电解质。由于其良好的生物相容性和生物可降解等特性而广泛地应用于组织工程等领域。壳寡糖（chitooligosaccharide，COS）又称低聚葡萄糖胺，低聚氨基葡萄糖等，是功能性低聚糖的一种，是壳聚糖降解后的产物，聚合度一般在2～10之间，是目前自然界中仅知的唯一的碱性寡糖，它具有壳聚糖所没有的较高溶解度和容易被生物体吸收等诸多独特的功能，其作用为壳聚糖的14倍。壳寡糖不仅具有无毒无害、良好的生物相容性、生物可降解性等优点，还具有抗癌性、抗菌性、止血性、增强人体免疫能力等诸多优异生理性能，广泛地应用于组织工程、药物载体材料以及伤口敷料等方面。

核壳结构的纳米纤维可以很好的结合两种或多种材料的性能，由于电纺丝法制备的核壳纳米纤维膜具有高比表面积、高空隙率以及较为均一的纤维直径等特点，使其在应用领域往往具有独特的优异性能。目前，用电纺丝法制备核壳结构的纳米纤维已有大量研究。电纺丝制备核壳结构的纳米纤维方法主要有同轴纺丝法[Mehdi Pakravan，Marie-Claude Heuzey，Abdellah Ajji.Core-shell structured PEO-chitosan nanofibers by coaxial electrospinning.Biomacromolecules，2012，13，412-421.]，单喷头相分离法[Jian-Feng Zhang，Dong-Zhi Yang，Fei Xu，Zi-Ping Zhang，Rui-Xue Yin，Jun Nie.Electrospun Core--Shell Structure Nanofibers from Homogeneous Solution of Poly(ethylene oxide)/Chitosan.Macromolecules，2009，42，5278-5284.]，后处理法[Fu G D，Lei J Y，Yao C，Li X S，Yao F，Nie S Z，Kang E T，Neoh K G.Core-Sheath Nanofibers from Combined Atom Transfer Radical Polymerization and Electrospinning.Macromolecules，2008，41，6854-6858.]。中国专利CN 102277654A利用高浓度甲酸来制备透明质酸和壳聚糖复合聚电解质纳米纤维膜，其用途主要用于过滤及絮凝剂等方面。至今为止，有关电纺丝法制备核-壳结构的透明质酸与壳寡糖纳米纤维尚鲜见报道。

发明内容