[发明专利]一种改性聚羟基脂肪酸酯复合纤维支架的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚羟基脂肪酸酯复合纤维支架的制备方法，属于组织工程领域。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是由微生物合成的一种细胞内聚酯，是一种天然的高分子生物材料。根据不同的单体所含碳原子数，PHA可以分为短链PHA(scl-PHA)和中长链PHA(mcl-PHA)两大类，其中，短链PHA单体最多有2个碳原子，scl-PHA表现为刚性和脆性，中长链PHA单体至少有3个碳原子，mcl-PHA表现为热塑性和弹性。由于具有良好的生物相容性、生物降解性和可再生性，PHA已成为近年来生物材料领域最为活跃的研究热点，被广泛应用于组织工程领域。

静电纺丝是利用高压静电对溶液中高分子的吸引，形成很细的液流，当这些液流中的溶剂挥发后即形成纤维。采用静电纺所制备的纳米纤维具有较高的比表面积，能够模拟细胞外基质的结构，对细胞起到有效的支撑，目前，静电纺丝技术已被广泛用于制造三维纳米纤维组织工程支架，如申请号为201410552990.X的专利公开了一种三维多孔纤维支架的制备方法，具体为将聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸脂)溶解在氯仿和丙酮的混合液中制得纺丝原液，采用静电纺丝工艺在锡纸上收集得到纤维膜，再用玻璃棒卷取纤维膜，经烘干、乙醇冲洗后从玻璃棒上取下，得到一种三维可扩张的多孔纤维支架。

然而，由PHA所制备的纳米纤维支架疏水性强，限制了其在组织工程中的应用。因此，需要对纤维支架进行表面改性，如通过物理作用将亲水性聚合物或生物活性组分吸附到支架表面或通过化学改性在PHA支架表面引入反应性官能团，以提高支架表面的亲水性。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种改性聚羟基脂肪酸酯纳米纤维支架的制备方法，以改善PHA纳米纤维支架的亲水性。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

(1)复合纤维支架的制备

将聚羟基脂肪酸酯、明胶和羟基磷灰石溶于有机溶剂，均匀搅拌后得到高分子混合溶液，然后将上述高分子混合溶液进行静电纺丝制备复合纤维支架。

(2)改性复合纤维支架的制备

将复合纤维支架浸入含有自由基光引发剂和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的有机溶液中过夜，然后用UV固化灯在250～450nm的光谱区于室温下照射6～24h，洗涤干燥得改性复合纤维支架。

在一种实施方式中，所述的聚羟基脂肪酸酯与明胶的质量比为25∶75～75∶25，羟基磷灰石占总溶质质量百分比为10～30wt％，所述的高分子混合溶液中总溶质的质量百分浓度为10～40％。

在一种实施方式中，所述的静电纺丝方法为：将所述高分子混合溶液转移到注射器中，注射器加上直径为1～5mm的5号不锈钢针头，然后将注射器放入静电纺丝设备中，调整纺丝电压15～35KV，推进速度0.5～3ml/L，针头到接收装置的距离为20～30cm，用转速2000～3000r/min的滚筒收集。

在一种实施方式中，所述的自由基光引发剂为自由基光引发剂为二苯甲酮(BP)、2，4，6-三甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮中的一种或几种混合，所述自由基光引发剂摩尔浓度为0.3～0.6mol/L。

在一种实施方式中，所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L。

在一种实施方式中，所述的聚羟基脂肪酸酯为聚羟基丁酸酯(PHB)、聚羟基戊酸酯(PHV)、聚羟基丁酸酯-已酸酯、聚羟基丁酸酯-戊酸酯，所述聚羟基脂肪酸酯重均分子量为10～30万。

在一种实施方式中，所述的明胶重均分子量为5～20万。

在一种实施方式中，所述的羟基磷灰石为纳米颗粒，颗粒粒径＜200nm。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中的有机溶剂为氯仿、DMF、丙酮、三氟乙醇中的任意一种或者多种组成。

在一种实施方式中，所述步骤(2)中的有机溶液为甲醇溶液。

从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

(1)本发明加入亲水性材料明胶混合静电纺丝，可以改善电纺复合纤维的亲水性，此外，本发明通过紫外光固化反应将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到复合纤维支架表面，进一步提高了复合纳米纤维支架的亲水性，解决了现有技术中PHA纳米纤维支架亲水性不佳的问题。

(2)本发明加入羟基磷灰石混合静电纺丝，一方面，羟基磷灰石可以作为形核剂改善PHA的结晶性能，提高电纺复合纤维支架的韧性，另一方面，羟基磷灰石能够从血清中吸附蛋白质，使得复合纤维支架能更好与整联蛋白结合。