CN103147229A - 胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法 - Google Patents
胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法，包括：（1）将胶原蛋白溶于六氟异丙醇，均匀搅拌，制得浓度为4%-10%克/毫升的胶原蛋白溶液；将乳酸-己内酯共聚物溶于六氟异丙醇，均匀搅拌，制得浓度为4-10%克/毫升的乳酸-己内酯共聚物溶液；（2）将胶原蛋白溶液和乳酸-己内酯共聚物溶液混合，得到总溶质占溶剂4vol%-10vol%的共混静电纺丝溶液；（3）将上述共混静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架。本发明制备的支架的孔径大小随着纤维直径的增加而增大，同时具有纳米和微米纤维的结构特点，仿生细胞外基质，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于复合纤维支架的制备领域，特别涉及一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法。
背景技术
组织工程的核心在于构建由生物材料和细胞组成的三维空间复合体，即组织工程支架复合种子细胞。它的最大优点是可形成具有生命力的活体组织，仿生人体组织器官，对病损组织从形态、结构和功能上进行重建并达到永久性替代；用较少的组织细胞完成病损组织的修复和再生。在这一过程中，组织工程支架为细胞生长和迁移提供了适当的微环境，包括粘附位点和生长信号等。
组织工程支架是决定组织修复成功与否的关键因素之一。理想的支架（Liu C,Xia Z,Czernuszka JT.Design and Development of Three-Dimensional Scaffolds for Tissue Engineering.Chemical Engineering Research and Design2007;85:1051-64）应该具备良好的生物相容性、可降解性、适当的力学性能和多孔结构等特点，即应该从组份和结构上仿生。静电纺技术为组织工程支架的制备提供了新的思路。Zhang等（Zhang KH,Wang HS,Huang C,Su Y,Mo XM,Ikada Y.Fabrication of silk fibroin blended P(LLA-CL)nanofibrous scaffolds for tissue engineering.Journal of Biomedical Materials Research Part A2010;93A:984-93）以六氟异丙醇为溶剂制备了丝素蛋白与乳酸-己内酯共聚物复合纳米纤维膜，并证明该纤维膜能够促进内皮细胞和成纤维细胞生长。这种通过层层叠加纳米纤维的方法得到的致密纤维膜，由于其孔径大小是纳米级的，不能完全满足细胞生长的要求，如细胞不能长入其内部。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法，该方法制备的支架的孔径大小随着纤维直径的增加而增大，这有利于营养物质在支架内部的传输和代谢废物的排出，也利于细胞长入支架内部，形成再生组织。
本发明的一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法，包括：
（1）将胶原蛋白溶于六氟异丙醇，均匀搅拌，制得浓度为4%-10%克/毫升的胶原蛋白溶液；将乳酸-己内酯共聚物溶于六氟异丙醇，均匀搅拌，制得浓度为4-10%克/毫升的乳酸-己内酯共聚物溶液；
（2）将胶原蛋白溶液和乳酸-己内酯共聚物溶液混合，得到总溶质占溶剂4vol%-10vol%的共混静电纺丝溶液；
（3）将上述共混静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架。
所述步骤（2）中的胶原蛋白占总溶质的10wt%-40wt%，乳酸-己内酯共聚物占总溶质的60wt%-90wt%。
所述步骤（3）中的静电纺丝参数为：电压10-20千伏，注射速率0.5-1.5毫升/小时，接收距离5-25厘米，小孔直径5-10毫米，转轴转速30-100转/分钟，电场距离100～200毫米。
本发明以动态水溶液接收胶原蛋白和乳酸-己内酯共聚物的静电纺纳米纤维，并利用水中的漩涡将纳米纤维抱合成微米纤维束，再用转轴收集得到疏松的纤维膜支架。这种含胶原的由纳米纤维组成的微米纤维束从组份上更好的模拟肌腱细胞外基质中的纤维束，而且支架的大孔结构利于细胞生长、迁移和组织再生。
有益效果
(1)本发明制备的支架的孔径大小随着纤维直径的增加而增大，这有利于营养物质在支架内部的传输和代谢废物的排出，也利于细胞长入支架内部，形成再生组织；
(2)本发明制备的支架是由微米纤维束构成的，而微米纤维束是通过漩涡将纳米纤维抱合而得到的，因而该支架同时具有纳米和微米纤维的结构特点，仿生细胞外基质；
(3)本发明制备的支架是由生物相容性良好的胶原蛋白和力学性能良好的乳酸-己内酯共聚物制备，通过改变二者的比例来调整支架的力学性能，以更好的满足实际应用的需求。
附图说明
图1为动态水溶液接收纤维的静电纺装置；
图2为胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的扫描电镜图片；
图3为胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架照片；
图4为苏木精-伊红染色法观察肌腱细胞在复合纤维支架上生长。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将0.8克胶原蛋白溶解于10毫升六氟异丙醇中，搅拌至均匀，得到浓度为8%（克/毫升）的胶原蛋白溶液；将0.8克聚乳酸-己内酯共聚物溶解于10毫升六氟异丙醇中，搅拌至均匀，得到浓度为8%（克/毫升）的乳酸-己内酯共聚物溶液；将两种溶液按体积比为10：90混合，得到胶原蛋白与乳酸-己内酯共聚物质量比为10：90的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，15千伏；电场距离150毫米；注射速率，1毫升/小时；转轴转速，60转/分钟；小孔直径8毫米，得到复合纤维支架。支架中的纳米纤维平均直径为650纳米，微米纤维平均直径为24微米。
实施例2
将0.8克胶原蛋白溶解于10毫升六氟异丙醇中，搅拌至均匀，得到浓度为8%（克/毫升）的胶原蛋白溶液；将0.8克乳酸-己内酯共聚物溶解于10毫升六氟异丙醇中，搅拌至均匀，得到浓度为8%（克/毫升）的聚乳酸-聚己内酯溶液；将两种溶液按体积比为25：75混合，得到胶原蛋白与乳酸-己内酯共聚物质量比为25：75的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，15千伏；电场距离150毫米；注射速率，1毫升/小时；转轴转速，60转/分钟；小孔直径8毫米，得到复合纤维支架。支架中的纳米纤维平均直径为542纳米，微米纤维平均直径为20微米。
实施例3
将0.8克胶原蛋白溶解于10毫升六氟异丙醇溶液中，搅拌至均匀，得到浓度为8%（克/毫升）的胶原蛋白溶液；将0.8克乳酸-己内酯共聚物溶解于10毫升六氟异丙醇溶液中，搅拌至均匀，得到浓度为8%（克/毫升）的乳酸-己内酯共聚物溶液；将两种溶液按体积比为40：60混合，得到胶原蛋白与聚乳酸-聚己内酯质量比为40：60的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，15千伏；电场距离150毫米；注射速率，1毫升/小时；转轴转速，60转/分钟；小孔直径8毫米，得到复合纤维支架。支架中的纳米纤维平均直径为450纳米，微米纤维平均直径为15微米。
实施例4
将0.6克胶原蛋白溶解于10毫升六氟异丙醇中，搅拌至均匀，得到浓度为6%（克/毫升）的胶原蛋白溶液；将0.6克乳酸-己内酯共聚物溶解于10毫升六氟异丙醇中，搅拌至均匀，得到浓度为6%（克/毫升）的乳酸-己内酯共聚物溶液；将两种溶液按体积比为25：75混合，得到胶原蛋白与聚乳酸-聚己内酯质量比为25：75的混合溶液；将混合溶液进行静电纺丝，纺丝条件：电压，15千伏；电场距离150毫米；注射速率，1毫升/小时；转轴转速，60转/分钟；小孔直径8毫米，得到复合纤维支架。支架中的纳米纤维平均直径为550纳米，微米纤维平均直径为18微米。
实施例5
将200微升肌腱细胞悬液（约10000个肌腱细胞）种植到直径为15毫米的圆形复合纤维支架上，经过7天的培养后，取出培养细胞的支架，并用4%多聚甲醛在4℃固定30分钟，经脱水、透明、浸蜡和包埋后，用切片机将样品切成10微米厚，贴在玻片上染色，于显微镜下观察并拍照，见图4。
Claims (3)
1.一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法，包括：
（1）将胶原蛋白溶于六氟异丙醇，均匀搅拌，制得浓度为4%-10%克/毫升的胶原蛋白溶液；将乳酸-己内酯共聚物溶于六氟异丙醇，均匀搅拌，制得浓度为4-10%克/毫升的乳酸-己内酯共聚物溶液；
（2）将胶原蛋白溶液和乳酸-己内酯共聚物溶液混合，得到总溶质占溶剂4vol%-10vol%的共混静电纺丝溶液；
（3）将上述共混静电纺丝溶液进行静电纺丝，得到胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架。
2.根据权利要求1所述的一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的胶原蛋白占总溶质的10wt%-40wt%，乳酸-己内酯共聚物占总溶质的60wt%-90wt%。
3.根据权利要求1所述的一种胶原蛋白/乳酸-己内酯共聚物复合纤维支架的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的静电纺丝参数为：电压10-20千伏，注射速率0.5-1.5毫升/小时，接收距离5-25厘米，小孔直径5-10毫米，转轴转速30-100转/分钟，电场距离100～200毫米。
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