專利名稱：一種靜電紡制備pvp/ff復(fù)合納米纖維膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電紡納米纖維膜的制備領(lǐng)域，特別涉及一種靜電紡制備PVP/FF復(fù)合納米纖維膜的方法。
背景技術(shù)：
靜電紡絲技術(shù)是指聚合物溶液或熔體被噴射拉伸成纖維的過(guò)程。它是一種制備聚合物納米纖維的新方法，它可制備出直徑為納米級(jí)的超細(xì)纖維，最小直徑可至lnm。較傳統(tǒng)方法制備的聚合物纖維，電紡法制備聚合物納米纖維具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、高效且用電紡法制備的超細(xì)纖維膜具有比表面積大和孔隙率高、質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)，組織工程、藥物和催化劑載體、傷口敷料、過(guò)濾、傳感器、模板、防護(hù)織物、納米電子元件等眾多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。目前對(duì)聚合物溶液或熔體通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維的例子非常多，但有關(guān)小 分子化合物的研究還很少見(jiàn)。二苯丙氨酸(Phe-Phe，F(xiàn)F)是形成阿爾茨海默氏癥和帕金森綜合癥等疾病有關(guān)的淀粉樣肽粉樣多肽的核心結(jié)構(gòu)單元。由于二苯丙氨酸具有氫鍵、P折疊結(jié)構(gòu)以及芳香環(huán)間的JI-Ji作用，具有良好的自組裝性質(zhì)，因此能在水或有機(jī)溶劑中它能夠通過(guò)分子之間的氫鍵、范德華力、相互作用、配位鍵等非共價(jià)鍵作用而自組裝形成穩(wěn)定的類似蛋白質(zhì)的二級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)。另外，由于其良好的可降解性、生物相容性等優(yōu)點(diǎn)使其備受關(guān)注。自從它被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，不論是在醫(yī)學(xué)還是納米科技領(lǐng)域都引起了人們很大的研究興趣。一直以來(lái)，許多科學(xué)家探索用不同的方法來(lái)調(diào)控其自組裝過(guò)程。在自組裝過(guò)程中，除了需要合適的溶劑以外，適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段也是必需的。為此，科學(xué)家們嘗試?yán)矛F(xiàn)有的各種技術(shù)手段，如靜電紡絲、超聲波、外加磁場(chǎng)等來(lái)引導(dǎo)芳香短肽的自組裝。例如，Singh等對(duì)溶解在HFP中的FF單體進(jìn)行了電紡，得到了長(zhǎng)度可達(dá)毫米級(jí)的納米管。但由于FF單體分子量小，溶液濃度低等特性，使得純的FF單體較難電紡。目前也沒(méi)有關(guān)于FF與其他聚合物的混合物溶液進(jìn)行電紡的報(bào)道。聚乙烯基卩比咯燒酮(polyvinylpyrrolidone, PVP)是一種水溶性的高分子聚合物，具有良好的生物降解性和生物相容性，而且PVP可紡性較好。其分子同時(shí)含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)，可與多種物質(zhì)，尤其是含羥基、羧基、氨基及其他含活性氫的化合物或單質(zhì)形成絡(luò)合物，在醫(yī)藥等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種靜電紡制備PVP/FF復(fù)合納米纖維膜的方法，該方法快速、簡(jiǎn)便、廉價(jià)、高效，批量制備及規(guī)?；a(chǎn)，為新型納米生物活性材料的研發(fā)提供借鑒，為進(jìn)一步研究FF自組裝行為打下基礎(chǔ)。本發(fā)明的一種靜電紡制備PVP/FF復(fù)合納米纖維膜的方法，包括(I)將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和二苯丙氨酸(FF)粉末在攪拌下緩慢加入到甲醇和DMAc的混合溶劑中，繼續(xù)攪拌20 30min至完全溶脹；然后在25±2°C，振蕩15 24h至完全溶解，得到的聚合物溶液呈透明狀，超聲處理15min進(jìn)行脫氣，得到紡絲溶液；(2)采用上述的紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲得到膜，最后真空干燥，即得PVP/FF復(fù)合納米纖維膜。步驟(I)所述的混合溶劑中甲醇與DMAc (體積濃度>98%)的體積比為85:15。步驟(I)得到的紡絲溶液中FF與PVP的質(zhì)量比為在1:100 50:100。步驟(2)所述的靜電紡絲中注射器規(guī)格為5mL，針頭內(nèi)徑為0.4、. 7mm，接收屏采用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為20 25cm。步驟(2)所述的靜電紡絲過(guò)程中噴出流速為0. I I. OmL/h。本發(fā)明的方法快速、簡(jiǎn)便、廉價(jià)、高效，適合批量制備PVP-FF復(fù)合納米纖維膜。 本發(fā)明以PVP為主要紡絲材料，并摻入含有親水性功能基團(tuán)-C00H、-NH2的二苯丙氨酸，通過(guò)FF與PVP的質(zhì)量比及相關(guān)紡絲條件參數(shù)，成功的實(shí)現(xiàn)了混紡，為進(jìn)一步研究FF自組裝行為打下基礎(chǔ)。本發(fā)明得到的PVP/FF復(fù)合納米纖維膜的纖維直徑隨著FF與PVP的質(zhì)量比增加而先減小后增大；隨著流速的增加而增大。有益效果(I)本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)較少，可獲得直徑和孔徑在納米級(jí)的膜材料，適用于規(guī)模化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明所使用的原材料廉價(jià)易得，具有良好的可降解性及生物相容性，具有應(yīng)用其做后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析的潛力。


圖I為固定PVP含量為10% (w/v)，紡絲電壓為16kv，接收距離為25cm，噴射流速為lml/h時(shí)，不同F(xiàn)F/PVP質(zhì)量比靜電紡絲所得的電鏡照片及其對(duì)纖維直徑的影響；圖2為不同F(xiàn)F/PVP質(zhì)量比電紡納米纖維的直徑分布；圖3為固定PVP含量為10%( 八)，？ /^￥ 質(zhì)量比為50:100，固定紡絲電壓為16kv，接收距離為25cm，不同流速靜電紡絲所得的電鏡照片及其對(duì)纖維直徑的影響；圖4為不同流速電紡的納米纖維的直徑分布；圖5為FF、PVP以及不同F(xiàn)F/PVP質(zhì)量比電紡納米纖維的X衍射圖；圖6為FF、PVP以及不同F(xiàn)F/PVP質(zhì)量比電紡納米纖維的紅外光譜圖(a)FF，(b)PVP，(c)4:100，(d)6:100, (e)20:100 和(f)50:100 ；圖7為FF、PVP以及不同F(xiàn)F/PVP質(zhì)量比電紡納米纖維的TG曲線(a) PVP，(b)4:100, (c)6:100，(d) 20:100，(e) 50:100 和(f)FF0
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I
(I)將體積比為85:15甲醇和N，N- 二甲基乙酰胺(DMAc)混合液放入反應(yīng)容器內(nèi)；(2)將稱量好的PVP和FF粉末在攪拌條件下緩慢加入上述反應(yīng)容器內(nèi)，繼續(xù)攪拌20 30min至完全溶脹；其中，PVP在甲醇和DMAc混合液中的含量固定為10%(w/w)，F(xiàn)F與PVP 的質(zhì)量比依次為0:100,4:100,6:100,20:100,50:100 ；(3)將三角燒瓶放在搖床中，在25±2°C，振蕩15 24h至完全溶解，聚合物溶液呈透明狀，超聲處理15min進(jìn)行脫氣，制得紡絲液；(4)用5ml注射器(針頭內(nèi)徑為0. 4^0. 7mm)抽取FF/PVP紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，固定靜電壓為16kv，接收距離為25cm，噴射流速為lmL/h，進(jìn)行電紡，得到PVP-FF復(fù)合納米纖維膜；(5)將收集到的膜放入真空干燥器中干燥24h以上，備用。
依照以上步驟所得到不同F(xiàn)F與PVP質(zhì)量比的納米纖維膜電鏡照片及其對(duì)纖維直徑的影響如圖I所示。不同F(xiàn)F與PVP質(zhì)量比的納米纖維的直徑分布如圖2所示。將所得到的PVP/FF復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行XRD、FTIR和熱重(TG)表征，結(jié)果如圖5、6、7所示。實(shí)施例2(I)將體積比為85:15甲醇和N，N-甲基乙酰胺(DMAc)混合液放入反應(yīng)容器內(nèi)；(2)將稱量好的PVP和FF粉末在攪拌條件下緩慢加入上述反應(yīng)容器內(nèi)，繼續(xù)攪拌20 30min至完全溶脹；其中，PVP在甲醇和DMAc混合液中的含量固定為10%(w/w)，F(xiàn)F與PVP的質(zhì)量比為50:100 ；(3)將三角燒瓶放在搖床中，在25±2°C，振蕩15 24h至完全溶解，聚合物溶液呈透明狀，超聲處理15min進(jìn)行脫氣，制得紡絲液；(4)用5ml注射器(針頭內(nèi)徑為0. 4^0. 7mm)抽取FF/PVP紡絲液，固定在靜電紡絲裝置上，固定靜電壓為16kv，接收距離為25cm，噴射流速分別為0. lmL/h、0. 2mL/h、0. 4mL/h、0. 8mL/h、l. OmL/h，進(jìn)行電紡，得到PVP-FF復(fù)合納米纖維膜；(5)將收集到的膜放入真空干燥器中干燥24h以上，備用。PVP/FF復(fù)合納米纖維膜的電鏡照片及流速對(duì)纖維直徑的影響如圖3所示。不同流速下制得的PVP/FF復(fù)合納米纖維的直徑分布如圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種靜電紡制備聚乙烯吡咯烷酮/ 二苯丙氨酸復(fù)合納米纖維膜的方法，包括 (1)將聚乙烯吡咯烷酮和二苯丙氨酸在攪拌下緩慢加入到甲醇和N，N-甲基乙酰胺的混合溶劑中，繼續(xù)攪拌20 30min至完全溶脹；然后在25±2°C，振蕩15 24h至完全溶解，得到的聚合物溶液呈透明狀，超聲處理15min進(jìn)行脫氣，得到紡絲溶液； (2)采用上述的紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，得到膜，最后真空干燥，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜電紡制備聚乙烯吡咯烷酮/二苯丙氨酸復(fù)合納米纖維膜的方法，其特征在于步驟(I)所述的混合溶劑中甲醇與N，N-甲基乙酰胺的體積比為85:15。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜電紡制備聚乙烯吡咯烷酮/二苯丙氨酸復(fù)合納米纖維膜的方法，其特征在于步驟(I)得到的紡絲溶液中二苯丙氨酸與聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為在1:100 50:100。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜電紡制備聚乙烯吡咯烷酮/二苯丙氨酸復(fù)合納米纖維膜的方法，其特征在于步驟(2)所述的靜電紡絲中注射器規(guī)格為5mL，針頭內(nèi)徑為0.4^0. 7mm，接收屏采用鋁箔接地接收，針頭與接收屏的距離為20 25cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜電紡制備聚乙烯吡咯烷酮/二苯丙氨酸復(fù)合納米纖維膜的方法，其特征在于步驟(2)所述的靜電紡絲過(guò)程中噴出流速為0. I I. OmL/h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜電紡制備聚乙烯吡咯烷酮/二苯丙氨酸復(fù)合納米纖維膜的方法，包括(1)將聚乙烯吡咯烷酮和二苯丙氨酸在攪拌下緩慢加入到甲醇和N,N-甲基乙酰胺的混合溶劑中，繼續(xù)攪拌20～30min至完全溶脹；然后在25±2℃，振蕩15～24h至完全溶解，得到的聚合物溶液呈透明狀，超聲處理15min進(jìn)行脫氣，得到紡絲溶液；(2)采用上述的紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，得到膜，最后真空干燥，即得。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)較少，原材料廉價(jià)易得，可獲得直徑和孔徑在納米級(jí)的膜材料，適用于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)D01D1/02GK102776707SQ20121023807
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者朱利民, 聶華麗, 袁彩艷 申請(qǐng)人:東華大學(xué)