[发明专利]一种丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料及其制备方法和应用，该制备包括：将茧壳剪碎进行脱胶处理，脱胶后的家蚕丝加入到氯化钙/甲酸溶液得到家蚕丝蛋白溶液，将家蚕丝蛋白溶液过滤，滤液加入到聚乳酸溶液混合均匀，进行超声处理；将超声后的丝素蛋白聚乳酸溶液进行电纺处理即可得到丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合纤维复合材料。本发明制备过程操作便捷，生产成本低，生产周期短，环境友好，制备得到的丝素聚乳酸复合纳米纤维膜具有特定的纤维的形貌、单根纤维上存在特定的孔洞结构以及二级结构以满足对材料不同性能的需求，可用于伤口敷料和组织工程支架材料、药物运载与递送材料中。

技术领域

本发明属于丝素纳米纤维，涉及一种丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料及其制备方法和应用。

技术背景

随着科技与社会的进步，新型材料与纳米技术得到迅速的发展。由于传统工艺生产的纤维会造成大量的资源浪费和环境污染，因此，可持续性发展、保护环境和使用再生资源等主题日益受到人们的关注。来源于天然蚕丝的丝素因其良好的生物相容性和可降解性等特点，在组织工程、食品包装以及环境保护等领域具有广泛的应用前景。但再生丝素存在力学性能、交联性和导电性差等缺点。为了克服单一材料的缺陷和不足，将两种材料进行复合是获得材料优良性能的手段之一。有研究报道，将丝素蛋白与纤维素复合，可以获得传感性能较高的有望应用于电子皮肤的材料；丝素蛋白与壳聚糖共混可以得到具有良好力学性能和生物相容性的复合材料。聚乳酸是将纤维素类谷物和淀粉等生物质材料通过聚合反应获得的脂肪族聚酯，它具有良好的相容性、降解性和优异的力学性能。

在已有的报道研究中，丝素与聚乳酸复合材料的制备一般分为两类：一类是采用溴化锂等溶剂获得的水溶性丝素与聚乳酸复合，此类制备周期长，且不容易大比例复合获得宏观均相的复合材料。另一类是采用三氟乙酸、六氟异丙醇和丙酮等有机溶剂。例如，丝素与聚乳酸溶于六氟异丙醇在25℃恒温水浴中振荡一周制得质量分数为10％的电纺液；或者是和聚乳酸溶于三氟乙酸和二氯甲烷(体积比7:3)混合溶液，室温下搅拌得到电纺液，再经静电纺等工艺获得。现有的这类制备只是针对某一比例混合液进行静电纺丝制备，溶剂本身毒性大、易残留，材料制备过程易降解，而且得不到单根纤维表面具有独特的孔洞结构。

超声技术作为一门新兴的科学技术，因其具有易操作、控制和效率高等优点而逐渐在新型生物医药材料和高分子材料的研发中发挥重要作用，这为新型材料的制备提供了一条新的途径。超声还可以作为一种纳米纤维加工方法，可以从纤维素纤维中迅速剥离出微纤维和纳米纤维，为生物纳米纤维的制造提供了更快速、经济有效的手段。不过，现有直接超声蚕丝纤维会使纳米纤维分纤不均；也有将超声应用于水凝胶的制备，但制备周期很长；目前有报道将超声应用于静电纺丝中，如超声处理对聚乳酸/丝素蛋白复合纳米纤维膜孔径的影响(浙江理工大学学报(自然科学版)，第33卷，第6期，2015年11月)，该文献报道的是通过对静电纺丝得到的复合膜进行超声处理，使得纳米纤维堆积的越松散，孔径增大，但是其主要目的是使得纤维与纤维之间分散，纤维间的孔径增加，而无法实现对单根纤维表面的结构改进。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料的制备方法，该方法制备的纳米纤维膜，纳米纤维间的间隙较为规整，呈现多孔，更重要的是单根纤维表面也具有独特的孔洞结构，可以获得不同尺寸大小的孔洞以及蛋白的二级结构；独特的孔洞结构解决了纤维比表面积不足的问题，为功能纳米粒子或药物小分子的存放提供了有效场所，为纤维提供特殊的润湿性和吸附性。

本发明还提供所制备的丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料及其应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将家蚕茧去蛹去杂质后，再将茧壳剪碎；

(2)将剪碎的家蚕茧壳浸入碳酸氢钠沸水溶液中进行脱胶处理，结束后取出脱胶好的蚕丝，洗涤后于通风处干燥得到脱胶后的家蚕丝；