[发明专利]一种具有生物活性的聚丙烯腈纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有生物活性的聚丙烯腈纤维，采用如下方法制备得到：在碱性溶液中水解聚丙烯腈纤维后，与胶原蛋白水溶液、交联溶液混合，调节pH值，进行化学改性2～72h；所述碱性溶液的原料包括NaHCO₃、NaOH和水；所述交联溶液的原料包括交联剂、缓冲物质和水；所述胶原蛋白改性聚丙烯腈纤维中含有胶原蛋白和聚丙烯腈。本发明方法制备的聚丙烯腈纤维保持了胶原良好的天然结构，能较好促进成纤维细胞的粘附和增殖，有利于成纤维细胞的定向生长和功能表达，具有良好的生物相容性、力学性能，有利于软组织修复，特别适合如腹壁缺损等所需要的力学强度要求；本发明方法工艺简单，反应条件温和，反应体系稳定高效，反应试剂绿色环保。

技术领域

本发明涉及组织工程领域，特别是涉及一种具有生物活性的聚丙烯腈纤维及其制备方法。

背景技术

早在1894年法国化学家Moreau就首次提出了聚丙烯腈(PAN)的合成，由于受第二次世界大战影响，聚丙烯腈纤维的工业化生产直到1950年才分别被德国I.G.Farbenindustrie公司和美国DuPont公司实现，德国的商品名为贝纶(Perlon)，美国的商品名为奥纶(Orlon)。我国自20世纪70年代引进第一条聚丙烯腈纤维生产线起，聚丙烯腈纤维的生产研究就发展迅猛，目前，我国几乎拥有所有世界上生产聚丙烯腈纤维的工艺路线。根据海关数据显示，我国2018年仅进口各类聚丙烯腈纤维达14.95万吨，总进口聚丙烯腈纤维金额超过4亿美元，反映出国内对差别化聚丙烯腈纤维的需求依然很大。并且，随着聚丙烯腈新用途的开发，聚丙烯腈纤维的应用也不仅局限于服装、家居装饰和产业用途，聚丙烯腈材料因具有良好的热学稳定性和机械力学稳定性，并具有优异的可塑性以及抗菌性能，目前已在血液透析膜、抗菌敷料、人工肝超滤器等医用非植入物方面得到研究和开发。然而，聚丙烯腈材料由于自身生物相容性较差，在运用于植入机体的软组织修复之前，还必须经过改性，才能满足机体对植入物生物相容性的要求。

目前，对聚丙烯腈材料进行改性以增强其生物相容性的方式主要有聚合物共混改性、纺丝溶液添加及共聚改性，但上述丙烯腈纤维改性技术并不适用于制备软组织修复材料，原因主要有以下几点：

(1)存在反应温度过高，会对胶原蛋白的结构产生强烈的破坏作用，这将会影响胶原蛋白在软组织修复方面的应用价值；(2)反应体系中运用有毒有害化学试剂且难以除去，给改性聚丙烯腈纤维带来了潜在的毒副反应，限制了改性聚丙烯腈纤维在生物医用邻域的应用价值；(3)部分聚丙烯腈纤维改性工艺中胶原蛋白接枝改性效率低下，对于提高改性聚丙烯腈纤维的生物相容性效果有限；(4)部分聚丙烯腈改性材料运用生物惰性材料，细胞无法黏附再生，长期留存体内将增加植入物相关并发症发生的风险。

因此，如何创造出一种能够运用于机体软组织修复的改性聚丙烯腈纤维以便满足生物医药、组织工程等方面的巨大需求，已经成为了组织工程领域研究的热点和亟待解决的问题。

发明内容

胶原是一种具有高级结构的蛋白质，其分子组成和结构很大程度的决定了最终的性能，如生物相容性和生物活性，因此在采用胶原作为原料构建组织工程支架或植入器械时必须采用有效措施保护其组成和结构不产生明显变化。由于胶原的组成和结构受到温度、pH、酶制剂、化学和物理因素的重要影响，因此可使用的技术手段和方法都比较受限。

本发明主要解决的技术问题是提供一种具有生物活性的聚丙烯腈纤维及其制备方法，该方法反应体系稳定、高效、毒性低，制备得到的聚丙烯腈纤维生物相容性、力学强度好，能够应用于软组织修复材料中。

本发明所述软组织修复材料，是指用以修复和/或替代机体中发生病变或者损伤的软组织，恢复或部分恢复原有组织形态和功能的材料，例如，可以是组织工程支架材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种具有生物活性的聚丙烯腈纤维，采用如下方法制备得到：