[发明专利]一种通过酶促降解PCL/PLLA聚合物生产多孔三维材料的方法

说明书

本发明属于生物工程载体材料技术领域，特别是公开了一种通过酶促降解PCL/PLLA聚合物生产多孔三维材料的方法：将PCL与PLLA溶解于二氯甲烷和N,N‑二甲基酰胺的混合溶剂中，得到PCL/PLLA溶液；将该溶液进行静电纺丝，得到PCL/PLLA纤维膜；将该纤维膜置于添加有酯酶的PBS缓冲液中进行降解，得到力学性能无明显下降的多孔三维PCL/PLLA纤维膜，该多孔三维PCL/PLLA纤维膜有望作为制备多孔组织工程支架或水/空气处理的优质原材料。本发明通过调节酯酶的浓度及降解时间，可以达到控制PCL/PLLA纤维膜表面微孔的大小及数量的目的，为制备孔隙率较高的多孔材料提供了一种新的思路。

技术领域

本发明涉及生物工程载体材料技术领域，特别涉及一种通过酶促降解PCL/PLLA聚合物生产多孔三维材料的方法。

背景技术

据《中国心血管病报告》披露，中国目前心血管病患人数约为2.9亿。心血管病治疗中，基于生物学和工程技术的方法来制造心脏支架及血管支架等来替代受损部位，已经成为生物工程的重要研究领域。理想的支架通常应该具有如下特征：(1)三维的高孔隙率结构，可以便于营养物质和代谢物质的传输及细胞附生；(2)生物相容、可降解，降解速率可调控且能够匹配细胞和组织在体内的再生速度；(3)一定的力学性能和其他化学性能等。左旋聚乳酸(PLLA)、聚己内酯(PCL)均具有良好的降解性能和生物相容性，但是物理性能分别存在脆性高和强度低的缺陷，因此通常采用共混的方式进行改性，使二者性能互补，继而获得具有许多独特性能的静电纺丝纤维，以拓宽潜在的应用价值。静电纺丝技术可以将PCL与PLLA的共混物制备成尺寸介于数十纳米至数微米的具有超高特异性及比表面积的超细纤维，使其表现出更好的生物相容性、可降解性、机械耐受性以及诱导再生性。但是，其孔隙结构少，不具备制备理想支架的潜质。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种通过酶促降解PCL/PLLA聚合物生产多孔三维材料的方法，最终得到的三维PCL/PLLA纤维膜孔隙率高且力学性能好，有望成为制备多孔组织工程支架的良好原材料或应用于环境保护中的水/空气处理领域。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种通过酶促降解PCL/PLLA聚合物生产多孔三维材料的方法，包括如下操作步骤：

步骤1，将PCL与PLLA溶解于二氯甲烷和N,N-二甲基酰胺的混合溶剂中，得到PCL/PLLA溶液；

步骤2，将PCL/PLLA溶液放入高压静电纺丝装置中进行静电纺丝，得到微米级或纳米级的PCL/PLLA纤维膜；

步骤3，将PCL/PLLA纤维膜置于添加有酯酶的PBS缓冲液中进行降解，得到多孔、三维PCL/PLLA纤维膜。

酯酶对PCL/PLLA纤维膜具有较高的降解效率。在实践中，我们意外的发现，酯酶降解的早期，PCL/PLLA纤维膜的韧性及强度并未明显减弱，即力学性能没有发生明显下降。随着降解时间的延长，PCL/PLLA纤维膜表面的片段被去除，纤维膜表面微孔数量增加，当所有的分子链都受到酯酶分子攻击时，就会发生彻底的降解。通过多次创造性试验及多种测试表征证实，酯酶促进PCL/PLLA聚合物降解的机理是：吸附于PCL/PLLA纤维膜表面的酯酶分子攻击其附近的聚合物链，PCL的晶区和PLLA的非晶分子链在局部相对快速降解，继而在PCL/PLLA纤维膜上留下空腔。结晶区的高模量有助于半晶聚合物保持较高强度，非晶区的高分子迁移率有助于半晶聚合物保持较高韧性。酯酶降解的早期，PCL的非晶区和PLLA的晶区所受影响比较小，由于PCL的非晶区是PCL/PLLA纤维膜韧性的主要贡献者，PLLA的晶区是PCL/PLLA纤维膜强度的主要贡献者，因此酯酶降解PCL/PLLA纤维膜的初期，可以得到力学性能佳的多孔三维PCL/PLLA纤维膜。本发明的这一发现为制备孔隙率较高的多孔材料提供了一种新的思路。