一種負載姜黃素的膠原?pcl?pvp復(fù)合微納纖維膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種負載姜黃素的膠原?PCL?PVP復(fù)合微納纖維膜及其制備方法，其特點是將一定體積比的二氯甲烷和乙醇混合，制成靜電紡絲溶劑，接著將一定質(zhì)量比例的姜黃素、PCL和PVP混合加入到靜電紡絲溶劑中，室溫下攪拌至透明，配制成濃度為6%～12%的紡絲母液，將紡絲母液注入靜電紡絲裝備中進行紡絲，得到負載姜黃素的PCL?PVP復(fù)合微納纖維膜，再將復(fù)合膜放置于超聲波發(fā)生器中實施間歇性超聲處理，最后將復(fù)合膜浸漬在I型膠原溶液中，經(jīng)自然晾干后，制得負載姜黃素的膠原?PCL?PVP復(fù)合微納纖維膜。該材料具有良好的生物相容性和可生物降解性，能促進細胞生長、增殖、粘附，又具備抗炎、抗氧化、促進傷口愈合等功效，可用作組織工程支架、高級敷料、止血材料等。
【專利說明】
一種負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜及其制備 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及了一種負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜及其制備方法，屬 于生物醫(yī)用材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002 ]以靜電紡絲技術(shù)制備的微納纖維膜材料因其比表面積大、孔隙率高以及良好的物 理機械性能等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于藥物緩/控釋放、濾紙、半透膜、生物傳感器、能源儲備、細 胞載體、環(huán)境工程、組織工程支架等多種領(lǐng)域。聚己內(nèi)酯(PCL)是一種半晶型高分子聚合物， 具有優(yōu)異的生物可降解性，目前美國FDA批準(zhǔn)PCL用作手術(shù)縫線、藥物控釋、骨折固定和組織 工程支架材料等的基材。然而，研究表明，PCL存在降解率慢、親水性差等缺點，限制了其生 物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一種無定形物，具有良好的親水性、溶解性、成膜 性、粘合性和配合性等，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常常用作潤滑涂層、藥物成分、外傷包扎帶等。研究 者常將PVP和PCL有機復(fù)合，取長補短。二者的復(fù)合靜電紡絲也有研究，劉青青等人以二氯甲 烷為溶劑，通過靜電紡絲獲得了 PCL-PVP微納纖維，親水性得到了很大的提高(劉青青，賈永 堂，朱湘英，等.PCL/PVP電紡復(fù)合纖維膜的制備及其親疏水性能研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品， 2012(3) : 11 -15) ; Kim G Μ等以氯仿和甲醇為溶劑，制備了PCL-PVP纖維，通過降解性實驗和 細胞實驗發(fā)現(xiàn)，PVP的加入不僅加速了PCL纖維的降解還增強了它的細胞黏附性(Kim G Μ， Le Κ Η Τ, Giannitelli S Μ, et al. Electrospinning of PCL/PVP blends for tissue engineering scaffolds[J]. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 2013，24(6): 1425-1442)。然而，他們所獲得的PCL-PVP復(fù)合纖維直徑在1.5ym 左右，纖維表面凹凸不平，呈"樹皮"狀，不利于細胞的增殖和迀移，再者，PVP與PCL本身的生 物惰性也在一定程度上影響了其在生物材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0003] t型膠原具有低免疫性、促進細胞增殖、促進血小板凝聚、良好的生物相容性、生物 可降解性等諸多生物特性，已被廣泛應(yīng)用于各型生物材料的制備。近年來，靜電紡絲膠原制 備組織工程支架材料日益受到關(guān)注，然而已發(fā)現(xiàn)，膠原在目前報道的常用靜電紡絲溶劑中 其三股螺旋結(jié)構(gòu)基本不能完整保留，極大地降低了其優(yōu)越的生物活性，限制了其醫(yī)學(xué)應(yīng)用， 在靜電紡絲后將膠原直接引入到微納纖維支架中可能是保持其三股螺旋結(jié)構(gòu)的最為簡單 的途徑。
[0004]綜上所述，本發(fā)明為了解決目前PVP-PCL靜電紡絲微納纖維膜平均直徑大、纖維表 面凹凸不平、生物惰性及靜電紡絲膠原其三股螺旋結(jié)構(gòu)不能保持等的問題，以二氯甲烷和 乙醇為混合溶劑，通過靜電紡絲制備得到纖維表面光滑的PVP-PCL復(fù)合微納纖維膜，添加一 定量的姜黃素使復(fù)合膜具有抗炎、抗氧化、抗菌等生物學(xué)功能，再將I型膠原通過浸漬法直 接引入到復(fù)合膜中，使完整地保持了膠原本身的三股螺旋結(jié)構(gòu)，該膜材料具有良好的生物 相容性、親水性、可生物降解性等優(yōu)良性能，又兼具一定的抗炎、抗氧化、抗菌等功效，生物 活性好，可用作組織工程支架、高級敷料、止血材料等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種負載姜黃素的膠原-PCL-PVP 復(fù)合微納纖維膜。該膜材料具有良好的生物相容性、親水性、可生物降解性等優(yōu)良性能，又 兼具一定的抗炎、抗氧化、抗菌等功效，生物活性好，能促進創(chuàng)面愈合和修復(fù)，可用作組織工 程支架、高級敷料、止血材料等。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： (1) 靜電紡絲制備負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將以不同體積比例的二氯甲 烷和乙醇混合，制備得到靜電紡絲母液，其中二氯甲烷含量體積百分比為50%~70%;接著 將按質(zhì)量比為8~2:2~8將PCL與PVP共混，室溫下攪拌至透明，配制成質(zhì)量濃度為6%~12% 的混合液，再向上述PCL-PVP混合液中添加濃度為5~20mg/ml的姜黃素，室溫下快速攪拌至 完全溶解，得到靜電紡絲母液，將靜電紡絲母液注入靜電紡絲機中進行靜電紡絲，得到負載 姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜； (2) 超聲處理負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將步驟（1)制備得到的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸泡在裝有超純水的超聲波發(fā)生器中，在超聲波頻率為20~ 40 kHz、功率為50~100w下，對微納膜實施間歇性超聲波處理，每超聲作用5~lOmin，停止 作用5~lOmin，超聲處理總時間為30~60min; (3) 負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備:在4-10 °C恒溫條件下，將I型 膠原溶解在pH為7.2~7.4的PBS緩沖液中，配制成5mg/ml~10mg/ml的I型膠原溶液，再將超 聲處理后的負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸漬在I型膠原溶液中2~10h，最后在無 菌潔凈工作臺上晾干，再經(jīng)劑量為6~30KGy/h 6()C〇所產(chǎn)生的γ射線消毒滅菌，成型包裝，得 到負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜。
[0007] 在上述的制備方法中，步驟(1)中的PCL與PVP均為市售;步驟(3)中姜黃素為市售； 步驟（1)中的負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的纖維直徑可以通過調(diào)節(jié)靜電紡絲過 程中的紡絲參數(shù)(靜電場電壓、噴絲孔直徑、滾筒的轉(zhuǎn)速、紡絲距離等)來有效控制。
[0008] 負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的關(guān)鍵性能應(yīng)符合以下要求： 外觀:微黃色膜狀，無肉眼可見之雜質(zhì)； 水分含量：<20%(wt); 重金屬含量：< lOyg/g; 纖維直徑:〇. lnm~ΙμL?; 孔隙率：彡90%; 拉伸強度：多2.5MPa; 斷裂伸長率：1〇〇~170%; 細胞毒性:細胞毒性反應(yīng)不大于1級； 無菌試驗:無菌。
[0009] 本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點： (1)與已有報道的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜不同，本發(fā)明以二氯甲烷和乙醇為混合溶 劑，通過靜電紡絲制備得到的PVP-PCL復(fù)合微納纖維膜，纖維表面光滑、直徑均一，有利于細 胞的增殖與迀移； (2) 本發(fā)明使用浸漬法將I型膠原直接引入到復(fù)合膜中，膠原完整地保持了其本身的三 股螺旋結(jié)構(gòu);再者，將I型膠原引入到PCL-PVP復(fù)合膜，通過協(xié)同作用使復(fù)合膜具有較高的生 物活性； (3) 作為支架材料，其孔尺寸、孔隙率和孔形態(tài)對細胞的生長行為有很大的影響，一定 程度上決定了細胞長入支架的程度，也能對細胞的生長、增殖及細胞外基質(zhì)的形成、營養(yǎng)的 傳輸?shù)确矫嫫鹬鴽Q定作用。本發(fā)明使用超聲法是利用超聲波的振動使支架中的纖維分離， 產(chǎn)生較大的孔隙，能有效增加纖維膜孔徑的尺寸同時增大纖維膜的孔隙，有利于細胞長入、 生長和增殖，且超聲法易于實現(xiàn)，適合工業(yè)化應(yīng)用； (4) 本發(fā)明為首次制備得到了負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜，姜黃素具 有良好的抗氧化作用、抗菌活性、抗癌/抗腫瘤作用、抗病毒作用等性能，根據(jù)協(xié)同理論，復(fù) 合膜同時具備了 PCL-PVP復(fù)合膜良好的親水性、可生物降解性等性能，又具有了膠原優(yōu)異的 生物活性，更兼具姜黃素一定的抗炎、抗氧化、抗菌等功效，綜合性能優(yōu)良，功能多樣，易于 形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)鏈，取得規(guī)模化效益的良好前景。
【附圖說明】
[0010] 圖1為PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的掃描電鏡(SEM)圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面通過實施對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只用于對 本發(fā)明進行進一步說明，而不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員 可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作出非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
[0012] 實施例1 (1) 靜電紡絲制備負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將以一定體積比例的二氯甲 烷和乙醇混合，制備得到靜電紡絲母液，其中二氯甲烷含量體積百分比為50%;接著將按質(zhì) 量比為4:1將PCL與PVP共混，室溫下攪拌至透明，配制成質(zhì)量濃度為6%的混合液，再向上述 PCL-PVP混合液中添加濃度為5mg/ml的姜黃素，室溫下快速攪拌至完全溶解，得到靜電紡絲 母液，將靜電紡絲母液注入靜電紡絲機中，按電壓1 〇kv、溶液流量為0.04mm/min、接收距離 為10cm、轉(zhuǎn)速為15r/min的紡絲條件進行靜電紡絲，得到負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖 維膜； (2) 超聲處理負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將步驟（1)制備得到的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸泡在裝有超純水的超聲波發(fā)生器中，在超聲波頻率為20 kHz、功率為50w下，對微納膜實施間歇性超聲波處理，每超聲作用lOmin，停止作用lOmin，超 聲處理總時間為60min; (3) 負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備:在4°C恒溫條件下，將I型膠原 溶解在pH為7.2的PBS緩沖液中，配制成5mg/ml的I型膠原溶液，再將超聲處理后的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸漬在I型膠原溶液中2h，最后在無菌潔凈工作臺上晾干，再 經(jīng)劑量為6KGy/h 6()C〇所產(chǎn)生的γ射線消毒滅菌，成型包裝，得到負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜。
[0013] 實施例2 (1) 靜電紡絲制備負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將以一定體積比例的二氯甲 烷和乙醇混合，制備得到靜電紡絲母液，其中二氯甲烷含量體積百分比為60%;接著將按質(zhì) 量比為3:1將PCL與PVP共混，室溫下攪拌至透明，配制成質(zhì)量濃度為8%的混合液，再向上述 PCL-PVP混合液中添加濃度為12mg/ml的姜黃素，室溫下快速攪拌至完全溶解，得到靜電紡 絲母液，將靜電紡絲母液注入靜電紡絲機中，按電壓15kv、溶液流量為0. lmm/min、接收距離 為15cm、轉(zhuǎn)速為20r/min的紡絲參數(shù)進行靜電紡絲，得到負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖 維膜； (2) 超聲處理負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將步驟（1)制備得到的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸泡在裝有超純水的超聲波發(fā)生器中，在超聲波頻率為 30kHz、功率為60w下，對微納膜實施間歇性超聲波處理，每超聲作用8min，停止作用8min，超 聲處理總時間為45min; (3) 負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備:在8°C恒溫條件下，將I型膠原 溶解在pH為7.3的PBS緩沖液中，配制成8mg/ml的I型膠原溶液，再將超聲處理后的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸漬在I型膠原溶液中5h，最后在無菌潔凈工作臺上晾干，再 經(jīng)劑量為15KGy/h 6()C〇所產(chǎn)生的γ射線消毒滅菌，成型包裝，得到負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜。
[0014] 實施例3 (1) 靜電紡絲制備負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將以不同體積比例的二氯甲 烷和乙醇混合，制備得到靜電紡絲母液，其中二氯甲烷含量體積百分比為70%;接著將按質(zhì) 量比為1:1將PCL與PVP共混，室溫下攪拌至透明，配制成質(zhì)量濃度為12%的混合液，再向上述 PCL-PVP混合液中添加濃度為20mg/ml的姜黃素，室溫下快速攪拌至完全溶解，得到靜電紡 絲母液，將靜電紡絲母液注入靜電紡絲機中，按電壓20kv、溶液流量為0.2mm/min、接收距離 為20cm、轉(zhuǎn)速為30r/min的紡絲參數(shù)進行靜電紡絲，得到負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖 維膜； (2) 超聲處理負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將步驟（1)制備得到的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸泡在裝有超純水的超聲波發(fā)生器中，在超聲波頻率為40 kHz、功率為100w下，對微納膜實施間歇性超聲波處理，每超聲作用5min，停止作用5min，超 聲處理總時間為30min; (3) 負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備:在10°C恒溫條件下，將I型膠 原溶解在pH為7.4的PBS緩沖液中，配制成10mg/ml的I型膠原溶液，再將超聲處理后的負載 姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸漬在I型膠原溶液中1 Oh，最后在無菌潔凈工作臺上晾 干，再經(jīng)劑量為30KGy/h6()C〇所產(chǎn)生的γ射線消毒滅菌，成型包裝，得到負載姜黃素的膠原_ PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜。
【主權(quán)項】
1. 一種負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備方法，其特征在于該方法包 括以下步驟： (1) 靜電紡絲制備負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將以不同體積比例的二氯甲 烷和乙醇混合，制備得到靜電紡絲母液，其中二氯甲烷含量體積百分比為50%~70%;接著 將按質(zhì)量比為8~2:2~8將PCL與PVP共混，室溫下攪拌至透明，配制成質(zhì)量分數(shù)為6%~12% 的混合液，再向上述PCL-PVP混合液中添加濃度為5~20mg/ml的姜黃素，室溫下快速攪拌至 完全溶解，得到靜電紡絲母液，將靜電紡絲母液注入靜電紡絲機中進行靜電紡絲，得到負載 姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜； (2) 超聲處理負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜:將步驟（1)制備得到的負載姜黃 素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸泡在裝有超純水的超聲波發(fā)生器中，在超聲波頻率為20~ 40 kHz、功率為50~100w下，對微納膜實施間歇性超聲波處理，每超聲作用5~lOmin，停止 作用5~lOmin，超聲處理總時間為30~60min; (3 )負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備:在4-10 °C恒溫條件下，將I型 膠原溶解在pH為7.2~7.4的PBS緩沖液中，配制成5mg/ml~10mg/ml的I型膠原溶液，再將超 聲處理后的負載姜黃素的PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜浸漬在I型膠原溶液中2~10h，最后在無 菌潔凈工作臺上晾干，再經(jīng)劑量為6~30KGy/h 6()C〇所產(chǎn)生的γ射線消毒滅菌，成型包裝，得 到負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜;所制得的負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合 微納纖維膜，其關(guān)鍵性能指標(biāo)如下： 外觀:微黃色膜狀，無肉眼可見之雜質(zhì)； 水分含量：<20%(wt); 重金屬含量：<i〇yg/g; 纖維直徑:〇.lnm~Ιμπι; 孔隙率：彡90%; 拉伸強度：多2.5MPa; 斷裂伸長率：1〇〇~170%; 細胞毒性:細胞毒性反應(yīng)不大于1級； 無菌試驗:無菌。2. 如權(quán)利要求1所述的一種負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備方法， 其特征在于所述的I型膠原是從豬皮、豬腱、牛皮、牛腱、驢皮、驢腱、馬皮、馬腱、鼠皮或鼠尾 腫中的任一種制備獲得的。3. 如權(quán)利要求1所述的一種負載姜黃素的膠原-PCL-PVP復(fù)合微納纖維膜的制備方法， 其特征在于所述的靜電紡絲條件為：電壓10~20kv、溶液流量為0.04~0.2mm/min、接收距 離為10~20cm、轉(zhuǎn)速為15_30r/min。
【文檔編號】D06M15/15GK106049026SQ201610552326
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】但衛(wèi)華, 劉新華, 但年華
【申請人】四川大學(xué)