介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维及其制备方法和应用
阅读：992发布：2023-02-09
专利汇可以提供介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种介孔 氧 化 硅 粒子/可降解 聚合物 纳米复合 纤维 及其制备方法和应用。首先将介孔氧化硅粒子均匀分散到可降解聚合物的溶液中，然后采用 静电纺丝 工艺制备纳米复合纤维，其中，介孔氧化硅粒子在可降解聚合物纤维中均匀分布。本发明的纳米复合纤维与传统的聚合物纤维相比，能更有效地控制药物的释放、具有更快的 生物 降解 性和更高的 力 学强度，同时材料具有较好的细胞相容性。本发明的纳米复合纤维可以用作组织工程 支架 、药物释放载体、伤口包覆材料或功能性隔膜。，下面是介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维，其特征在于，包括介孔氧化硅粒子和可降解聚合物纤维，其中，所述介孔氧化硅粒子分布在所述可降解聚合物纤维中。
2.如权利要求1所述的纳米复合纤维，其特征在于，所述介孔氧化硅粒子与所述可降解聚合物的质量比1∶10～500。
3.如权利要求1所述的纳米复合纤维，其特征在于，所述纳米复合纤维的直径为
50nm～2μm，长度为20～800μm。
4.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于，所述介孔氧化硅粒子的孔径2～10nm，
2
比表面积200～1400m/g。
5.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于，所述可生物降解聚合物为明胶、胶原、壳聚糖、聚乳酸、聚己内酯、或聚乳酸-乙交酯。
6.如权利要求1所述的复合纤维，其特征在于，所述介孔氧化硅粒子为装载有药物的介孔氧化硅粒子。
7.一种如权利要求1～5中任一项所述的介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
(a)、将可降解聚合物材料溶解在溶剂中形成聚合物溶液；
(b)、将介孔氧化硅粒子均匀分散在所述聚合物溶液中形成混合溶液；
(c)、采用静电纺丝技术将所述混合溶液进行纺丝得到纳米纤维，收集；
(d)、采用1％的戊二醛对所制备的纳米纤维进行交联，即得到所述介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自醋酸、六氟异丙醇、氯仿、丙酮、二氯甲烷、水中的一种或它们的混合物。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝采用的电压为5～40KV，纺丝速率为1～3mL/h，溶液喷射口到收集器之间的距离为5～20厘米，所述溶液喷射口针头的规格为18～27号。
10.如权利要求1～5中任一项所述的介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维在制备组织工程支架、药物控释载体、伤口包覆材料或功能性隔膜中的应用。
介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维及其制备方
法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种介孔材料/聚合物纳米复合纤维及其制备方法和应用，具体涉及一种介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 具有与体内细胞外基质(ECM)相似的结构、较高的比表面积/体积比和长/径比、高的孔隙率和孔连通性以及良好的生物相容性和生物降解性，纳米纤维，特别是以生物可降解聚合物材料为基质的纳米纤维被证明能够显著促进细胞的粘附、铺展、定向生长，呈现出优异的生物学活性(Jin HJ，Fridrikh SV，Rutledge GCand Kaplan DL.Biomacromolecules，2002，3：1233；Li M，Mondrinos MJ，Gandhi MR，KoFK，Weiss AS and Lelkes PI.Biomaterials，2005，26：5999)。因而被广泛用做组织工程支架、药物可控释放、伤口包覆以及功能性隔膜等，备受关注(Matthews JA，WnekGE，Simpson DG and Bowlin GL Biomacromolecules，2002，3：232；Yoshimoto H，Shin YM，Terai H and Vacanti JP Biomaterials，2003，24：2077)。
[0003] 近年来，为了进一步提高和优化纳米纤维的性能，研究者提出并发展了纳米复合纤维。其中，功能无机粒子/聚合物纳米纤维是重要的一种。已有的研究表明，具有特殊功能纳米粒子的引入可大大地提高纳米纤维的力学性能和生物活性等等。如纳米羟基磷灰石被引入构建骨组织工程用纳米纤维材料中可显著提高成骨相关细胞的粘附、增殖和分化，以及骨的矿化和沉积(Fujihara K，Kotaki M and Ramakrishna S.Biomaterials，2005，26：4139；Chen F，Tang QL，Zhu YJ，et al.Acta Biomaterialia 2010，6：3013)；复合纳米银粒子的纳米纤维表现出优异的抗菌性能(Naddaf Sichani G，Morshed M，Amirnasr M，J Appl Polym Sci 2010，116：1021，)等等。同时，纳米功能粒子也能够提高纳米纤维对药物的可控释放。
[0004] 介孔氧化硅纳米粒子(MSNs)，由于具有均一的孔道、大的孔容和比表面积以及带有硅醇键、易于化学改性的孔道表面以及独特的细胞转运功能等优异的特性，使得介孔材料MSNs在难溶性药物和大分子药物，甚至蛋白分子的储藏、运输和可控释放方面显示出巨大的应用潜力。而且可以利用其有序的孔道作为“微反应器”来实现物质的快速流通扩散和反应。近年来，关于MSNs的可控制备、表面修饰和应用的研究报道较多，但关于其与纳米纤维的复合材料则鲜有报道。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维，通过介孔氧化硅粒子的复合来提高纳米纤维对药物/蛋白的高活性装载和可控释放，提高传统聚合物纳米纤维的生物降解性和力学强度，同时不影响纳米纤维的细胞相容性。
[0006] 本发明的另一目的在于提供该介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维的制备方法。
[0007] 本发明的第三目的在于提供该介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维的应用。
[0008] 本发明的介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维，包括介孔氧化硅粒子和可降解聚合物纤维，其中，所述介孔氧化硅粒子分布在所述可降解聚合物纤维中。
[0009] 根据本发明，所述介孔氧化硅粒子与所述可降解聚合物的质量比1∶5～500。
[0010] 根据本发明，所述纳米复合纤维的直径为50nm～2μm，长度为20～800um。
[0011] 根据本发明，所述介孔氧化硅粒子的孔径1～50nm，比表面积200～1400m2/g。本发明的介孔氧化硅粒子具有典型MCM-41型结构的材料，且分散良好。
[0012] 根据本发明，所述可生物降解聚合物包括明胶、胶原、壳聚糖等天然聚合物材料以及聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-乙交酯等可生物降解聚合物材料。
[0013] 根据本发明，所述介孔氧化硅粒子为装载有药物的介孔氧化硅粒子。
[0014] 本发明提供的介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0015] (a)、将可降解聚合物材料溶解在溶剂中形成聚合物溶液；
[0016] (b)、将介孔氧化硅粒子均匀分散在所述聚合物溶液中形成混合溶液；
[0017] (c)、采用静电纺丝技术将所述混合溶液进行纺丝得到纳米纤维，收集；
[0018] (d)、采用1％的戊二醛对所制备的纳米纤维进行交联，即得到所述介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维。
[0021] 本发明的介孔氧化硅粒子/可降解聚合物纳米复合纤维，可以用于制备组织工程支架、药物释放载体、伤口包覆材料以及功能性隔膜等。
[0022] 本发明将具有规整、均一、可调的孔道、大的孔容和比表面积的介孔氧化硅纳米粒子引入聚合物纳米纤维，在保留传统纳米纤维性能的同时，提高其力学强度和生物降解性，同时实现对药物/蛋白高通量、高活性装载和可控释放。附图说明
[0023] 图1为介孔氧化硅纳米粒子的(a)XRD谱图和(b)TEM图。
[0025] 图3为0.25％MSN/Gel-AcOH纤维的SEM图。
[0026] 图4为1％MSN/Gel-AcOH纤维的SEM图。
[0027] 图5为10％MSN/Gel-HFIP-27纤维的SEM图。
[0028] 图6为10％MSN/Gel-HFI-22纤维的SEM图。
[0029] 图7为0.25％FITC-MSN/Gel-AcOH纳米纤维中纳米粒子的分布：(a)明视场下，(b)荧光下。
[0030] 图8为10％FITC-MSN/Gel-HFIP纳米纤维中纳米粒子的分布：(a)明视场下，(b)荧光下。
[0031] 图9为复合纳米纤维与普通纳米纤维降解性的比较。
[0032] 图10为地塞米松从纳米纤维中的释放比较。
[0033] 图11为阿仑膦酸钠从纳米纤维中的释放比较。
[0034] 图12为纳米复合纤维的细胞相容性：其中(a)为细胞活力；(b)为细胞的形貌。
具体实施方式
[0035] 独特的组成和结构使得可降解聚合物纳米纤维被广泛应用于组织工程以及皮肤修复等生物医学领域。作为一种具有均一可调的孔道、大的孔容和比表面积的多孔材料，介孔氧化硅纳米粒子在药物/蛋白分子储藏，控释等方面具有突出的优势。在此基础上，本发明以介孔氧化硅纳米粒子为载体装载药物/蛋白，然后将其与聚合物混和，采用静电纺丝技术制备纳米复合纤维，完成了本发明。
[0036] 以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
[0037] 评价方法
[0038] (1)材料的表征
[0039] 采用X-Ray衍射分析(D/max 2550VB/PC多晶衍射仪)分别在0-10°分析材料的结晶状态，采用透射电子显微镜(TEM 2100F型)观察材料的微观结构。采用氮气等温吸附-脱附测定材料的微孔结构，并通过BET计算材料的比表面积和孔容，并根据Barrett-Joyner-Helen(BJH)公式计算平均孔径。采用扫描电子显微电镜(JSM-6360LV型)观察制备材料的表面形貌和微观结构。采用荧光显微镜(TE2000-U)观察经过荧光探针标记后的介孔氧化硅纳米粒子在纳米复合纤维中的分布情况以及细胞相容性。
[0040] (2)材料的降解性
[0041] 分别将一定量的纳米纤维和纳米复合纤维封装在含20ml的模拟体液瓶中，于恒温震动箱中恒温(37℃)振荡，振荡频率68r/min。定时定量更换SBF溶液，定期取样，取出，称重，记录纳米纤维质量的变化。每个样品做三个平行实验，结果取平均值。
[0042] (3)材料的力学性能测试
[0043] 将纤维膜制成10mm×50mm的拉伸样条，然后在Instron3365型强伸度测试仪上进行拉伸试验，其中膜的厚度为0.25mm，夹持长度为30mm，拉伸速度为15mm/min。
[0044] (4)体外药物释放评价
[0045] 分别选择脂溶性和水溶性药物为药物释放靶体，以地塞米松(脂溶性)和或阿仑膦酸钠(水溶性)为模型药物，评价合成的纳米复合纤维的药物释放性能。将一定量的装载有地塞米松和或阿仑膦酸钠的纳米纤维放置于透析袋中，然后将透析袋置于20mL磷酸盐缓冲液或生理盐水的密闭塑料瓶中，37℃恒温以120rpm速度振荡。另取透析袋装等量的载药纳米复合纤维和介孔氧化硅纳米粒子作为对照组。每隔一定时间取出4mL透析袋外的溶液测定药物的浓度，并补加4ml去离子水。各时间点取得样品通过紫外可见分光光度计进行测定。以时间为X轴，累积释放量为Y轴作图。
[0046] (5)体外细胞培养
[0047] 以L929成纤维细胞为模型，分别采用四甲基偶氮唑盐和活/死细胞毒性检测试剂盒测试所制备纳米纤维的细胞毒性。将纳米纤维浸泡于anti-anti双抗溶液中，至少换液一次保证完全灭菌处理。处理好的纤维薄膜置于 上固定，嵌入24孔培养板中。将L929细胞以一定细胞浓度接种在置于24孔培养板里的于纳米复合纤维表面，于37℃恒温、5％CO2中培养1～3天，定时取样。培养结束后，将样品移植到新的孔板中，加入培养基，再向每孔加入20μL的四甲基偶氮唑盐试剂，37℃继续孵育4h后，吸弃上清液，加入150μL DMSO，轻轻震荡20min，使结晶物溶解，离心后使用连续光谱酶标仪在490nm处测定溶液的光吸收值。将纳米复合纤维固定在 上，置于24孔培养板中，在37℃、5％CO2环境中，接种L929细胞。培养时间为3天后，将配制好的钙黄绿素AM和乙锭二聚体-1试剂加入样品中，在培养箱中孵育30分钟后，通过荧光倒置显微镜(TE2000-U)观察细胞的成活情况。
[0048] 实施例1介孔氧化硅纳米粒子MSN-1的制备
[0049] 称量1.116g十六烷基二甲基溴化钠，加入880mL去离子水中，升温至50℃，恒温2小时直到十六烷基二甲基溴化钠完全溶解。然后再加入52.8mL 27％浓氨水，10min后，缓慢滴加5.6mL正硅酸乙酯。恒温搅拌2h停止加热，反应终止，静置陈化2h。然后，倒去上层清液，离心分离，依次采用超纯水和无水乙醇分别清洗2遍。最后，在甲醇/盐酸体系中萃取回流24h，然后再采用乙醇清洗两遍。最后烘干，研磨，收集。所得的介孔材料(记为MSN-1)采用X-Ray衍射分析、透射电子显微镜、氮气等温吸附-脱附等测定材料的微观结构、形貌，并通过BET计算材料的比表面积和孔容。结果如图1和图2所示。从图1(a)XRD中可见，所合成的材料在2θ为1～5之间有明显的衍射峰，说明材料具有典型的MCM-41介孔结构。TEM可见介孔结构清晰，有明显的六方形孔道。图2氮气等温吸附-脱附表明，该材料在0.2＜p/p0＜0.4范围内表现出一个明显的突跃，脱附线总在吸附线之上而形成H2迟滞环，也表明该样品中具有介孔尺度的孔道。同时材料的孔径大小为3.8nm。采用BET2
计算材料的比表面积为1400m/g。
计算材料的比表面积为1400m/g。
[0050] 实施例2介孔氧化硅纳米粒子MSN-2的制备
[0051] 称量12g (EO20PO70EO20；平均分子量为5800，Aldrich公司)加入312mL去离子水和60mL的37％的浓盐酸中。待表面活性剂完全溶解后，加入27.5mL正硅酸乙酯。室温下搅拌24h后，然后倒入特制的密闭四氟乙烯容器中，100℃水热晶化24h。得到的悬液离心分离，用水和乙醇分别洗2次后，600℃煅烧6h，研磨即可。所得的介孔材料
2
(记为MSN-2)的孔径大小为9.8nm。BET计算结果表明，材料的比表面积为520m/g。
2
(记为MSN-2)的孔径大小为9.8nm。BET计算结果表明，材料的比表面积为520m/g。
[0052] 实施例3介孔氧化硅纳米粒子MSN-3的制备
[0053] 称量0.98g十六烷基二甲基溴化钠，加入380mL去离子水中，升温至30℃，恒温2小时直到十六烷基二甲基溴化钠完全溶解。然后再加入52.8mL 27％浓氨水，10min后，缓慢滴加5.6mL正硅酸乙酯。恒温搅拌2h停止加热，反应终止，静置陈化2h。然后，倒去上层清液，离心分离，依次采用超纯水和无水乙醇分别清洗2遍。最后，在甲醇/盐酸体系中萃取回流24h，然后再采用乙醇清洗两遍。最后烘干，研磨，收集。所得的介孔材料(记为2
MSN-3)的孔径大小为3.6nm。采用BET计算材料的比表面积为200m/g。
MSN-3)的孔径大小为3.6nm。采用BET计算材料的比表面积为200m/g。
[0054] 实施例3介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米复合纤维的制备
[0055] 将10克明胶溶解于50mL的醋酸/水中，其中醋酸和水的体积比为70/30，然后再向其中加入25mg的介孔氧化硅纳米粒子(MSN-1)，超声振荡30分钟以确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0056] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置20号不锈钢针头(其内径为0.6mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为0.25％MSN/Gel-AcOH)的形貌如图3所示。可见，所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维连续光滑，直径为20nm-0.5μm，长度为20～50μm。
[0057] 实施例4介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米复合纤维的制备
[0058] 将10克明胶溶解于50mL的醋酸/水中，其中醋酸和水的体积比为70/30，然后再向其中加入100mg的介孔氧化硅纳米粒子MSN-2，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0059] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置18号不锈钢针头(其内径为0.84mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为1％MSN/Gel-AcOH)的形貌如图4所示。由图可见，所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维连续光滑，直径为5nm-0.5μm，长度为40～300μm。
[0060] 实施例5介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米复合纤维的制备
[0061] 将2克明胶溶解于50mL的六氟异丙醇中，然后再向其中加入200mg的介孔氧化硅纳米粒子MSN-2，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0062] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置27号不锈钢针头(其内径为0.21mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为10％MSN/Gel-HFIP-27)的形貌如图5所示。由图可见，所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维连续光滑，直径为20nm-0.5μm，长度为50～
600μm。
600μm。
[0063] 实施例6介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米复合纤维的制备
[0064] 将2克明胶溶解于50mL的六氟异丙醇中，然后再向其中加入200mg的介孔氧化硅纳米粒子MSN-1，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0065] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置22号不锈钢针头(其内径为0.41mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为10％MSN/Gel-HFIP-22)的形貌如图6所示。由图可见，所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维连续光滑，直径为20nm-0.5μm，长度为100～
800μm。
800μm。
[0066] 实施例7
[0067] 将10克聚乳酸溶解于50mL的二氯甲烷中，然后再向其中加入100mg的介孔氧化硅纳米粒子MSN-2，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0068] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置18号不锈钢针头(其内径为0.84mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/聚乳酸纳米纤维(记为1％MSN/PLA)连续光滑，直径为5nm-0.5μm，长度为40～
300μm。
300μm。
[0069] 实施例8
[0070] 将2克胶原溶解于50mL的水中，然后再向其中加入200mg的介孔氧化硅纳米粒子MSN-2，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0071] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置22号不锈钢针头(其内径为0.41mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/胶原纳米纤维(记为10％MSN/Col)连续光滑，直径为20nm-0.5μm，长度为100～
800μm。
800μm。
[0072] 实施例9FITC标记的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米复合纤维的制备
[0073] 为了进一步了解介孔氧化硅纳米粒子在纳米纤维中的分布，实验采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记的介孔氧化硅材料(MSN-1)制备纳米复合纤维。FITC标记的介孔氧化硅材料的制备如下：取2克MSN-1分散于无水乙醇中，加入0.2克γ-氨丙基三乙氧基硅烷，74℃下回流反应1小时，离心，将粉末烘干备用；将0.05克FITC溶解于5mL碳酸盐缓冲液，再加入上述偶联剂预处理的MSN粉末，室温，避光搅拌16h，离心，再以碳酸缓冲液洗去吸附于粉末表面的FITC，干燥即可。
[0074] 将10克明胶溶解于50mL的醋酸/水中，其中醋酸和水的体积比为70/30，然后再向其中加入25mg的FITC标记的介孔氧化硅纳米粒子FITC-MSN-1，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0075] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置23号不锈钢针头(其内径为0.6mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为0.25％FITC-MSN/Gel-AcOH)。进一步并采用荧光显微镜对所制备的纳米复合纤维进行了观察，结果如图7所示。由图可见，所制备的纳米纤维光滑均匀，介孔氧化硅纳米在纤维中均匀分布。
[0076] 实施例10FITC标记的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米复合纤维的制备
[0077] 将2克明胶溶解于50mL的六氟异丙醇中，然后再向其中加入200mg FITC标记的介孔氧化硅纳米粒子(FITC-MSN-1)，确保纳米粒子均匀分散在溶液中。
[0078] 在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置22号不锈钢针头(其内径为0.41mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为10％FITC-MSN/Gel-HFIP)的形貌如图8所示。由图可见，所制备的介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维连续光滑，且介孔氧化硅纳米粒子在纤维中均匀分布。
[0079] 实施例11明胶纳米纤维的制备
[0080] 为了便于比较，采用同样的方法制备了不含有介孔氧化硅粒子的传统聚合物纳米纤维。
[0081] 将10克明胶溶解于50mL的醋酸/水(其中醋酸和水的体积比为70/30)中，超声振荡均匀。在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置20号不锈钢针头(其内径为0.6mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联。所制备的明胶纳米纤维(记为Gel-AcOH)具有与实施例1相似的形貌。
[0082] 实施例12纳米纤维降解性能的比较
[0083] 分别将一定量的介孔氧化硅纳米复合纤维(实施例4和实施例5)和明胶纳米纤维(实施例11)封装在含20ml的SBF模拟体液瓶中，于恒温震动箱中恒温(37℃)振荡，振荡频率68r/min。定时定量更换SBF溶液，定期取样，取出，称重，记录纳米纤维质量的变化。每个样品做三个平行实验，结果取平均值。结果如图9所示。可见，介孔氧化硅粒子的加入，可以显著促进明胶纳米纤维的降解。
[0084] 实施例13纳米复合纤维的力学性能
[0085] 分别将制备的介孔氧化硅纳米复合纤维(实施例4和实施例5)和明胶纳米纤维(实施例11)制成10mm×50mm的拉伸样条，然后在Instron3365型强伸度测试仪上进行拉伸试验，其中膜的厚度为0.25mm，夹持长度为30mm，拉伸速度为15mm/min。结果如表1所示。由表可见，介孔氧化硅粒子的引入，可以显著提高纳米纤维的力学强度和断裂伸长率。
[0086] 表1纳米纤维的力学强度比较
[0087]样品 拉伸应力(Mpa) 断裂伸长率(％)
Gel-AcOH 1.58±0.32 3.9±0.72
1％MSN-Gel-AcOH 2.51±0.45 7.6±0.37
10％MSN-Gel-HFIP 2.28±0.37 6.7±0.52
Gel-AcOH 1.58±0.32 3.9±0.72
1％MSN-Gel-AcOH 2.51±0.45 7.6±0.37
10％MSN-Gel-HFIP 2.28±0.37 6.7±0.52
[0088] 实施例14地塞米松体外释放性能
[0089] 以地塞米松为疏水模型药物，评价合成的纳米复合纤维的药物释放性能。
[0090] 将2克明胶溶解于50mL的六氟异丙醇中，然后再向其中加入200mg负载有地塞米松的介孔氧化硅纳米粒子，超声10分钟确保纳米粒子均匀分散在溶液中，其中，所述负载有地塞米松的介孔氧化硅纳米粒子是通过采用物理吸附的方法将地塞米松固载于介孔氧化硅纳米粒子的孔道中。然后在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置27号不锈钢针头(其内径为0.21mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联得到载药介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维，标记为10％Dex-MSN/Gel-HFIP。
[0091] 将2克明胶和2mg地塞米松溶解于50mL的六氟异丙醇中，在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置27号不锈钢针头(其内径为0.21mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联，得到载地塞米松的明胶纳米纤维标记为Dex-Gel-HFIP。
[0092] 分别将等量的装载有地塞米松纳米复合纤维(10％Dex-MSN/Gel-HFIP)和明胶纤维(Dex-Gel-HFIP)放置于透析袋中，然后将透析袋置于20mL磷酸盐缓冲液的塑料密闭瓶中，37℃恒温搅拌。另取透析袋装等量的载药纳米纤维和介孔氧化硅纳米粒子作为对照组。每隔一定时间取出4ml透析袋外的溶液测定药物的浓度，并补加4ml磷酸盐缓冲液。以时间为X轴，累积释放量为Y轴作图，结果见图10。如图所示，与载药明胶纳米纤维相比，介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维更能有效地控制地塞米松的释放。
[0093] 实施例15阿仑膦酸钠体外释放性能
[0094] 以阿仑膦酸钠(Ale)为亲水模型药物，评价合成的纳米复合纤维的药物释放性能。
[0095] 将2克明胶溶解于50mL的六氟异丙醇中，然后再向其中加入200mg负载有阿仑膦酸钠的介孔氧化硅纳米粒子，超声振荡10分钟确保纳米粒子均匀分散在溶液中，其中，所述负载有阿仑膦酸钠的介孔氧化硅纳米粒子是通过采用物理吸附的方法将阿仑膦酸钠固载于介孔氧化硅纳米粒子的孔道中。然后在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置23号不锈钢针头(其内径为0.34mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联，所制备的载阿仑膦酸钠介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维(记为10％Ale-MSN/Gel-HFIP)。
[0096] 将2克明胶和2mg阿仑膦酸钠溶解于50mL的六氟异丙醇中，在室温(25℃)、空气相对湿度约为50％的条件下，将上述混合溶液吸入到10ml注射器中，注射器配置23号不锈钢针头(其内径为0.34mm，前端磨平)，然后将上述注射器装至静电纺丝装置上采用静电纺丝技术制备复合纤维。在高压静电的作用下，混合溶液由不锈钢针头喷射到收集装置形成复合纤维。其中，不锈钢针接高压电源正极，采用铝箔收集复合纤维，所述铝箔接高压电源负极，不锈钢针针头与铝箔之间的距离为15cm，电源电压在20kV。然后采用1％的戊二醛对所制备的纳米复合纤维进行交联，所制备的载阿仑膦酸钠介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维记为Ale-Gel-HFIP。
[0097] 分别将等量的装载有阿仑膦酸钠纳米复合纤维(10％Ale-MSN/Gel-HFIP)和明胶纤维(Ale-Gel-HFIP)放置于透析袋中，然后将透析袋置于100mL水的烧杯中，37℃恒温搅拌。另取透析袋装等量的载药纳米纤维和介孔氧化硅纳米粒子作为对照组。每隔一定时间取出4ml透析袋外的溶液测定药物的浓度，并补加4ml去离子水。以时间为X轴，累积释放量为Y轴作图，结果见图11。如图所示，与载药明胶纳米纤维相比，介孔氧化硅纳米粒子/明胶纳米纤维更能有效地控制阿仑膦酸钠的释放。
[0098] 实施例16体外细胞形容性
[0099] 以L929细胞为模型，分别采用四甲基偶氮唑盐(MTT)和活/死细胞毒性检测试剂盒测试了实施例4和实施例5所制备纳米复合纤维的细胞毒性。将L929细胞接种在置于24孔培养板里的纳米复合纤维表面(先用 固定)，于37℃恒温、5％CO2中培养1～
3天，定时取样。培养结束后，将支架移至新孔中，弃液并置换新培养基。配制MTS用试剂，每孔加入800μL该试剂，37℃继续孵育4h后，用连续光谱酶标仪在490nm处测定溶液的光吸收值。结果如图12(a)所示。由图可见，与对照组(24孔板，不加入任何材料)相比，纳米复合纤维对细胞的活性几乎无影响。
3天，定时取样。培养结束后，将支架移至新孔中，弃液并置换新培养基。配制MTS用试剂，每孔加入800μL该试剂，37℃继续孵育4h后，用连续光谱酶标仪在490nm处测定溶液的光吸收值。结果如图12(a)所示。由图可见，与对照组(24孔板，不加入任何材料)相比，纳米复合纤维对细胞的活性几乎无影响。
[0100] 将所制备的纳米复合纤维固定在 上，置于24孔培养板中，在37℃、5％CO2环境中，接种L929细胞。培养时间为3天后，将配制好的钙黄绿素AM和乙锭二聚体-1试剂加入样品中，在培养箱中孵育30分钟后，通过荧光倒置显微镜(TE2000-U)观察细胞的成活情况。从图12(b)中可以看出，材料表面的细胞呈现绿色荧光，说明该纳米复合纤维具有非常优异的生物相容性，细胞呈现纤维状伸展，表明细胞粘附、增殖状态良好。
[0101] 本发明的纳米复合纤维不仅具有传统聚合物纳米纤维的较高的比表面积/体积比和长/径比、高的孔隙率的特点，而且能更有效地控制药物的释放、具有更快的生物降解性和更高的力学强度，同时材料具有较好的细胞相容性，用在组织工程支架、药物释放载体、伤口包覆材料以及功能性隔膜等领域，可大大地提高生物学活性和修复效果。
[0102] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换：如采用胶原、壳聚糖等天然聚合物材料以及聚乳酸、聚己内酯、聚乳酸-乙交酯等合成聚合物替换本发明实施例中的明胶，这些等价形式不脱离本实发明技术方案的实质和范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种空芯静电纺丝喷头 | 2020-05-12 | 772 |
| 一种静电纺丝装置 | 2020-05-13 | 216 |
| 一种静电纺丝装置 | 2020-05-13 | 968 |
| 一种气泡静电纺丝装置 | 2020-05-13 | 783 |
| 一种气泡静电纺丝装置 | 2020-05-13 | 360 |
| 静电纺丝系统和静电纺丝方法 | 2020-05-12 | 845 |
| 静电纺丝装置 | 2020-05-11 | 493 |
| 静电纺丝装置 | 2020-05-12 | 404 |
| 静电纺丝机 | 2020-05-11 | 884 |
| 一种离心静电纺丝装置 | 2020-05-12 | 382 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈