CN108721680A - 一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维及其制备和应用 - Google Patents

一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，是先将聚乳酸加热融于二氯甲烷中，再加入氢溴酸高乌甲素搅拌混合均匀，得到均匀透明的纺丝液；然后将纺丝液移至静电纺丝机的注射器中，控制静电纺丝条件进行静电纺丝，得到复合纤维。该复合纤维中的聚乳酸具有良好的力学性能、生物相容性及化学稳定性等特点，具有良好的药物缓释效果，负载的氢溴酸高乌甲素具有消炎、阵痛作用，在降解过程中能使药物缓慢释放在创伤部位，在保护伤口的同时，起到镇痛抗炎的作用，因此，该复合纤维可以作为一种药物缓释载体材料用于制备手术线、创伤贴膜等，具有伤口抗炎、镇痛和组织再生等功效。

Description

一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种负载药物的聚乳酸复合纤维的制备方法，尤其涉及一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备，主要用于制备手术线、创伤贴膜等，属于功能材料技术领域。
背景技术
手术缝合线是指在外科手术当中，或者是外伤处置当中，用于结扎止血、缝合止血以及组织缝合的特殊线。传统的手术线及创面敷料纤维，主要选择生物相容性和成型效果优异的材料，性能单一。
聚乳酸（PLA）是一种无毒无害，具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料，其降解产物的矿化作用以及可代谢性使其成为医用材料中最具吸引力的聚合物。其机械强度和耐久性使得聚乳酸具有良好的加工性能，由它制成的纤维抗张强度高，柔软性好。聚乳酸与人体组织的相容性良好，无致癌和变异反应。因此，聚乳酸及其共聚物作为外科手术植入材料及缓释制剂，可延长药物作用时间，提高定向性并降低毒副作用。
氢溴酸高乌甲素是我国国内首创的非成瘾性镇痛新药，可用于消炎、阵痛、解热、降温、局部麻醉等作用。氢溴酸高乌甲素的镇痛作用为解热镇痛药氨基比林的7倍，是一种优良无成瘾性和积蓄作用的镇痛药。
静电纺丝技术是一种特殊、快速制备纤维的工艺，已成为有效制备纤维材料的主要途径之一，是目前唯一一种可以制备连续纤维的技术，其优势主要在于其不仅可以实现多种材料包括无机物、聚合物、聚合物/无机物复合材料等一维结构的建筑，而且可以通过调节工艺参数实现对所建筑纤维直径、比表面积、堆积密度及连通性等结构特性的精细调控。目前静电纺丝技术以被广泛应用于新能源、生物组织工程、净化过滤、环境监测及治理、传感技术、生物医学及个人防护防卫等诸多领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用静电纺丝技术制备聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法。
一、聚乳酸复合纤维的制备
本发明负载氢溴酸高乌甲素聚乳酸复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝液的制备：先将聚乳酸溶于二氯甲烷，在20~30℃下持续搅拌4~12小时至溶液混合均匀透明；再向其中加入氢溴酸高乌甲素，充分搅拌至溶液均匀混合；超声除去气泡，得到均匀透明的纺丝液；
聚乳酸按80~160 mg/mL的浓度溶于二氯甲烷；聚乳酸与氢溴酸高乌甲素的质量比为5:1~15:1；超声功率为40~80kHz，时间为0.5~1小时。
（2）静电纺丝：将纺丝液移至静电纺丝机的注射器中，调节静电纺丝工艺：静电纺丝的针头外径为0.6mm，长为50 mm；纺丝电压为5~10kV，纺丝液流速0.2~2 ml/min，纺丝喷头与接收滚筒之间的距离为10~15cm，滚筒转速为100~300r/min；在纺丝温度20℃~30℃、纺丝湿度20~40%下进行静电纺丝，得到聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维。
（3）将得到的复合纤维置于真空干燥箱内，在20~30℃下干燥20~24小时，得到干燥均匀的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维。
二、聚乳酸复合纤维的结构和性能表征
1、形貌表征
图1为本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维不同放大倍数的SEM图。如图1所示，聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维均匀、规整，没有出现蛛丝，液滴状，连续性较好，平均直径为1μm。
图2为本发明制备的不同药物负载量的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的宏观数码照片。纺丝纤维的宏观图为白色，且不同药物负载量的复合纤维并无明显区别。
2、红外谱图
图3为本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的红外与聚乳酸、氢溴酸高乌甲素红外的对比图。如图3所示，对比聚乳酸的红外图，复合纤维的红外光谱中包含PLA的特征吸收峰1755.72cm-1处为-C=O吸收峰，1188.39cm-1处为-C-O-吸收峰，1091.42cm-1处为-C-O-吸收峰，特征吸收峰并未消失，也没有较大的改变；加入氢溴酸高乌甲素对PLA的结构无影响。对比氢溴酸高乌甲素的红外光谱可以看出，氢溴酸高乌甲素的特征峰也并未消失，没有较大的改变，即复合纤维的红外光谱与纯PLA相比，PLA的特征峰偏差不大，由此表明药物氢溴酸高乌甲素与PLA主要是物理共混。
3、力学性能
图4不同PLA含量的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维的力学性能图（利用美国Instron 3343型试验机，在拉伸速度为50 mm/min的情况下测定）。如图4可知，在PLA的浓度为120 mg/mL时拉伸强度和断裂伸长率达到最高。根据不同质量分数PLA静电纺丝膜的力学性能实验表明，不同PLA质量分数对膜的应力拉伸强度有较大的影响。
三、聚乳酸复合纤维的药物累计释放和镇痛性能
1、药物累计释放性能
选取pH=6.8的磷酸盐缓冲液模拟体液测试氢溴酸高乌甲素在缓冲液中的吸光值，选择241 nm 作为测定波长，以样品浓度为横坐标，吸光值为纵坐标绘制曲线，得到氢溴酸高乌甲素在磷酸盐缓冲液中的标准曲线，得到回归方程为 A=0.01175C+0.00562(r=0.9999)，将聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维称重后放入透析袋中，间隔一定时间取出5ml溶液，并补加同等温度的磷酸盐缓冲液5ml，测定吸光值，根据线性回归方程计算不同时刻聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维的累计释放度。
图5本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的药物累计释放度图。随着药物释放时间的增加，药物累计释放度逐渐升高，在药物释放初始阶段存在着明显的药物突释现象，猜测可能原因是纤维表面药物释放较快造成的。在药物释放后期出现了明显的药物缓释现象。不同PLA含量的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的药物累计释放率也不同。放12小时之后，药物累积释放率可以达到70%，药物缓释120小时后，药物累计释放度最高可达到75%。因此，聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维具有比较好的药物释放效果。
2、镇痛实验
二甲苯致小鼠耳廓肿胀试验：随机选取30只体重为18~20g的雄性小鼠，平均分为3组，使用脱毛膏对小鼠背部脱毛，脱毛后24小时给药，第1至第3组分别敷无药纱布组、120mg/ml的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维组、通络祛痛膏组。在敷药的第3、5、7天后给药，末次给药后将浓度为100%的二甲苯300µl涂擦在各小鼠左耳的前后两面，1小时后用颈椎脱臼法处死小鼠，沿耳廓基线剪下双耳，用直径为7mm的打孔器在同一位置打下耳片，后立即用分析天平称重，左右耳片重量之差即肿胀度。
表1为120mg/mL的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维膜对二甲苯致小鼠耳廓肿胀的影响。由表1可知，各给药组与无药纱布组比较P<0.01。说明120mg/mL的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维膜、通络祛痛膏均可明显抑制对二甲苯致小鼠耳廓肿胀，120mg/mL的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维膜组与通络祛痛膏组比较P>0.01。根据二甲苯致小鼠耳廓肿胀试验可知，聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维具有显著的抗炎效果，其抗炎效果与通络祛痛膏的作用相当。
综上所述，本发明通过静电纺丝技术制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维，具有良好的生物相容性、生物降解性及力学性能，能够呈现出良好的药物可控释放效果，可用作具有抗炎症等效果的手术线、创伤贴膜敷料等医学材料。
附图说明
图1为本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的SEM图。
图2为本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的数码照片图。如图所示，图a-e聚乳酸浓度分别为80 mg/ml、100 mg/ml、120 mg/ml、140 mg/ml、160mg/ml。
图3为本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的红外图。
图4不同PLA含量的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的力学性能。
图5为本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的药物累计释放度图，PLA浓度为120mg/ml。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的结构、性能作进一步说明。
实施例1
纺丝液的制备：利用电子天平精准称量2.95g聚乳酸，加入到20ml二氯甲烷中，持续搅拌6-12小时至聚合物溶液混合均匀透明；用电子天平精准称量20mg氢溴酸高乌甲素，并加入到混合溶液中，在200r/min的转速下搅拌3小时，然后在50kHz的功率下超声1h除去气泡，得到均匀透明的纺丝液；
静电纺丝：将纺丝溶液装入10ml注射器中，然后将高压电源的正极接入注射泵的注射器针尖上，选择针头规格为外径0.6mm，长50 mm高压电源负极连接铝箔纸。控制纺丝温度为20~30℃、湿度为20~50%的条件下，调节静电纺丝参数：喷头与接收滚筒之间的距离为15cm，纺丝电压为7.81kV，喷头速度为1ml/min，滚筒转速为300r/min，往返距离50mm；往返速度10mm/min；在室温下收集纤维3小时，平均厚度达到0.1mm；
干燥：将得到的纤维置于真空干燥箱内25℃干燥24小时，得到聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维。
复合纤维中，复合纤维的平均直径为1μm，纤维出现少量液滴状结构，药物累计释放度达到70%。
实施例2
纺丝液的制备：用电子天平精准称量1.69g聚乳酸，加入到20ml二氯甲烷中，持续搅拌6~12小时至溶液混合均匀透明；精准称量10mg氢溴酸高乌甲素，并加入到混合溶液中，在200r/min的转速下搅拌3小时，得到均匀透明的纺丝液；
静电纺丝：将纺丝液装入10ml注射器中，然后将高压电源的正极接入注射泵的注射器针尖上，选择针头规格为外径0.6mm，长1.5 mm，高压电源负极连接铝箔纸；控制纺丝温度为20~30℃、湿度为20~50%的条件下，调节静电纺丝参数：喷头与接收滚筒之间的距离为10cm，纺丝电压为5.1kV，喷头速度为1.5ml/min，滚筒转速为100r/min，往返距离50mm；往返速度10mm/min；在室温下收集纤维5小时，平均厚度达到0.1mm；
干燥：将得到的纤维置于真空干燥箱内25℃干燥24小时，即得聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维。
复合纤维中，复合纤维的平均直径为0.7μm，药物累计释放度达到63.9%。
实施例3
纺丝液的制备：精准称量2.31g聚乳酸，加入到20ml二氯甲烷中，持续搅拌6~12小时至溶液混合均匀透明；精准称量10mg氢溴酸高乌甲素，并加入到混合溶液中，在200r/min的转速下搅拌3小时，得到均匀透明的纺丝液；
静电纺丝：将纺丝液装入10ml注射器中，然后将高压电源的正极接入注射泵的注射器针尖上，选择针头规格为外径0.6mm，长1.5 mm，高压电源负极连接铝箔纸。控制纺丝温度为20~30℃、湿度为20~50%的条件下，调节静电纺丝参数：喷头与接收滚筒之间的距离为11cm，纺丝电压为7.07kV，喷头速度为1ml/min，喷头速度为1ml/min，滚筒转速为100r/min，往返距离50mm；往返速度10mm/min；在室温下收集纤维3小时，平均厚度达到0.1mm；
干燥：将得到的纤维置于真空干燥箱内25℃干燥24小时，即得聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维。
复合纤维中，复合纤维的平均直径为0.9μm，药物累计释放度达到66.9%。
实施例4
纺丝液的制备：精准称量3.62g聚乳酸，加入到20ml二氯甲烷中，持续搅拌6~12小时至溶液混合均匀透明；精准称量10mg氢溴酸高乌甲素，并加入到纺丝液中，在200r/min的转速下搅拌3小时，得到均匀透明的纺丝液；
静电纺丝：将纺丝液装入10ml注射器中，然后将高压电源的正极接入注射泵的注射器针尖上，选择针头规格为外径0.6mm，长1.5 mm，高压电源负极连接铝箔纸。控制纺丝温度为20~30℃、湿度为20~50%的条件下，调节静电纺丝参数：喷头与接收滚筒之间的距离为15cm，纺丝电压为8kV，喷头速度为1ml/min，滚筒转速为300r/min，往返距离50mm；往返速度10mm/min；在室温下收集纤维3小时，平均厚度达到0.1mm。
干燥：将得到的纤维置于真空干燥箱内25℃干燥24小时，即得聚乳酸/氢溴酸高乌甲素静电纺丝复合纤维。
复合纤维中，复合纤维的平均直径为1μm，纤维出现少量液滴状结构，药物累计释放度达到73.3%。
实施例5
纺丝液的制备：精准称量4.33g聚乳酸，加入到20ml二氯甲烷中，持续搅拌6-12小时至溶液混合均匀透明；精准称量10mg氢溴酸高乌甲素，并加入到混合溶液中，在200r/min的转速下搅拌3小时，得到均匀透明的纺丝液；
静电纺丝：将纺丝液装入10ml注射器中，然后将高压电源的正极接入注射泵的注射器针尖上，选择针头规格为外径0.6mm，长1.5 mm，高压电源负极连接铝箔纸。控制纺丝温度为20~30℃、湿度为20~50%的条件下，调节静电纺丝参数：喷头与接收滚筒之间的距离为15cm，纺丝电压为8.01kV，喷头速度为1ml/min，滚筒转速为300r/min，往返距离50mm；往返速度10mm/min；在室温下收集纤维3小时，平均厚度达到0.1mm；
干燥：将得到的纤维置于真空干燥箱内25℃干燥24小时，即得聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维。
复合纤维中，复合纤维的平均直径为1.5μm，纤维直径大小不均匀，出现蛛丝，液滴状结构，药物累计释放度达到75%。

Claims (9)

1.一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）纺丝液的制备：先将聚乳酸溶于二氯甲烷，在20~30℃下持续搅拌4~12小时至溶液混合均匀透明；再向其中加入氢溴酸高乌甲素，充分搅拌至溶液均匀混合；超声除去气泡，得到均匀透明的纺丝液；
（2）静电纺丝：将纺丝液移至静电纺丝机的注射器中，控制静电纺丝条件，调节静电纺丝工艺并进行静电纺丝，得到复合纤维；
（3）将得到的复合纤维置于真空干燥箱内，在20~30℃下干燥20~24小时，得到干燥均匀的负载氢溴酸高乌甲素的聚乳酸复合纤维。
2.如权利要求1一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，聚乳酸按80~160 mg/mL的浓度溶于二氯甲烷。
3.如权利要求1一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，聚乳酸与氢溴酸高乌甲素的质量比为5:1~15:1。
4.如权利要求1一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述超声功率为40~80kHz，时间为0.5~1小时。
5.如权利要求1一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，静电纺丝机注射器针头外径为0.6mm，长为50 mm。
6.如权利要求1一种聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，静电纺丝的工艺为：静电纺丝温度为20℃~30℃，湿度为20~40%，纺丝电压为5~10kV，纺丝液流速0.2~2 ml/min，纺丝喷头与接收滚筒之间的距离为10~15cm，滚筒转速为100~300r/min。
7.如权利要求1所述方法制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维，其特征在于：所得复合纤维的直径为0.5~1.5μm。
8.如权利要求1所述方法制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维作为药物缓释载体材料用于制备手术线、创伤贴膜。
9.如权利要求8所述方法制备的聚乳酸/氢溴酸高乌甲素复合纤维作为药物缓释载体材料用于制备手术线、创伤贴膜，其特征在于：120h时药物累计释放度为64~73%。
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