一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，包括：將聚乙烯醇PVA加入三蒸水中，加熱攪拌至完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A；其中聚乙烯醇PVA和三蒸水的比例關(guān)系為0.9g：8.5-9.21mL；將聚醚酰亞胺PEI加入三蒸水中，加熱攪拌至溶解，得到溶液B；其中聚醚酰亞胺PEI和三蒸水的比例關(guān)系為3g：15mL；室溫條件下，將CO2通入溶液B中，鼓泡5-10h，攪拌，得到PEI-CO2溶液C；將上述溶液A和溶液C混合，攪拌過夜，得到紡絲液D，進(jìn)行靜電紡絲，干燥，即得。本發(fā)明的制備方法快速、簡捷、高效、廉價(jià)并且操作方便，復(fù)合納米纖維膜可用于生物支架，有利于細(xì)胞的黏附和生長，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子納米纖維材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維具有尺度小、比表面積大和物理性能優(yōu)異等特點(diǎn)，在微電子和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。具有納米或亞微米結(jié)構(gòu)的微包囊體系也會(huì)在食品添加劑、藥物載體及特種材料加工等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
[0003]PEI是一種帶正電荷的高分子聚電解質(zhì)材料，分為直連型和超支化型兩種，其常被用于基因轉(zhuǎn)移載體、自組裝高分子和組織工程支架等領(lǐng)域，尤其25kDa的支化PEI表面含有大量氨基基團(tuán)，對(duì)細(xì)胞有很強(qiáng)的吸附性，增加細(xì)胞的黏附性，但其細(xì)胞毒性很大，為了很好的利用PEI，就必須解決這個(gè)問題，已經(jīng)有很多報(bào)道對(duì)PEI改性來降低其細(xì)胞毒性，主要思路即為降低PEI表面氨基數(shù)量。
[0004]靜電紡絲是作為一種高效制備納米纖維的技術(shù)，因其方便快捷的得到連續(xù)的納米纖維而受到廣泛關(guān)注。1934年，F(xiàn)ormlals發(fā)明了第一項(xiàng)關(guān)于靜電紡絲技術(shù)的專利，詳細(xì)的論及到靜電紡絲法的制備工藝與紡絲裝置；但直到20世紀(jì)80年代，由于納米科學(xué)的快速興起和發(fā)展，這種制備納米纖維的方法才受到了人們的廣泛關(guān)注；從21世紀(jì)初，國內(nèi)才開始了對(duì)靜電紡絲的研究，中國科學(xué)院用靜電紡絲法制得了納米級(jí)聚丙烯腈纖維氈。
[0005]近年來，靜電紡絲優(yōu)化研究炙手可熱，雖然高聚物有許多優(yōu)越的性能，但也有很多缺陷，如:機(jī)械強(qiáng)度低、導(dǎo)電性差等。所以復(fù)合纖維應(yīng)運(yùn)而生，將不同的聚合物或者無機(jī)材料復(fù)合在一起，很好的彌補(bǔ)了彼此的缺陷，而靜電紡絲技術(shù)不僅可以將有機(jī)高分子材料和無機(jī)材料很好的復(fù)合在一起，并且可以制備納米級(jí)的纖維，有利于細(xì)胞的黏附和生長、在藥物的緩釋體系、載藥醫(yī)用敷料以及組織工程支架構(gòu)建、縫合線等這些生物的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，帶來的效果良好，前景優(yōu)越。
[0006]鑒于以上原因，由于PEI對(duì)CO2有很強(qiáng)的吸附作用，而且吸附后相對(duì)穩(wěn)定，分解溫度在100°C?200°C，所以利用CO2對(duì)PEI改性，再將其用靜電紡絲與PVA混紡，制備新型復(fù)合的納米纖維支架材料顯得意義重大，目前的研究文獻(xiàn)和專利，未利用COjtPVA/PEI纖維進(jìn)行改性的文章。我利用連續(xù)的、相對(duì)簡便的靜電紡的方法，得到了一種更簡單、更省時(shí)、更快速的靜電紡的方法制備細(xì)胞黏附性好的復(fù)合的納米纖維支架材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，該方法快速、簡便、高效、廉價(jià)并且操作方便；該發(fā)明使用的原材料廉價(jià)易得，具有良好的生物相容性及細(xì)胞粘附性，具有應(yīng)用其做后續(xù)祥光實(shí)驗(yàn)分析的潛力。
[0008]本發(fā)明的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，包括:
[0009]( I)將聚乙烯醇PVA加入三蒸水中，加熱攪拌使其完全溶解成透明的粘狀液體，室溫冷卻，得到溶液A ;其中聚乙烯醇PVA和三蒸水的比例關(guān)系為0.9g:8.5-9.2ImL ；
[0010](2)將聚醚酰亞胺PEI加入三蒸水中，加熱攪拌使其溶解成透明液體，得到溶液B ;其中聚醚酰亞胺PEI和三蒸水的比例關(guān)系為3g:15~20mL ；
[0011 ] (3)室溫條件下，將二氧化碳通入溶液B中，持續(xù)鼓泡5-10h，攪拌，得到PE1-CO2溶液C;
[0012](4)將上述溶液A和溶液C混合，攪拌過夜，得到紡絲液D，然后進(jìn)行靜電紡絲，干燥，即得復(fù)合納米纖維材料。
[0013]所述步驟(1)中PVA的重均分子量為88000。
[0014]所述步驟(1)加熱攪拌為用數(shù)顯磁力恒溫?cái)嚢杵饔驮?，溫度控制?0°C，加熱攪拌 2-3h。
[0015]所述步驟(2)中PEI重均分子量為25000。
[0016]所述步驟(2)中加熱攪拌為用數(shù)顯磁力恒溫?cái)嚢杵魉?，溫度控制?5_40°C，加熱攪拌10-15min。
[0017]所述步驟(3)中二氧化碳為超純二氧化碳?xì)怏w，為鋼瓶氣體。
[0018]所述步驟(3)中攪拌為用數(shù)顯磁力恒溫?cái)嚢杵鲾嚢琛?br> [0019]所述步驟(4)中 溶液A和溶液C按PVA:PE1-C02質(zhì)量比65~95:5~35混合。優(yōu)選為按 PVA:PE1-C02 質(zhì)量比 95:5、85:15、75:25、65:35 混合。
[0020]所述步驟(4)中靜電紡絲工藝參數(shù)為:注射器規(guī)格為5!1^，針頭內(nèi)徑為0.4~
0.6mm,噴出流速0.1~0.3mL/h，靜電壓10~15kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為10~17cm，采用正交方法調(diào)節(jié)紡絲參數(shù)進(jìn)行紡絲。
[0021]所述步驟(4)中干燥時(shí)間為24h。
[0022]所述步驟(4)中復(fù)合納米纖維材料直徑為260nm-500nm。
[0023]本發(fā)明是對(duì)靜電紡細(xì)胞支架材料的初步的研究，對(duì)于了解CO2對(duì)PVA/PEI復(fù)合材料的應(yīng)用影響與應(yīng)用調(diào)控具有重要的意義。
[0024]有益.效果
[0025](I)本發(fā)明方法快速、簡捷、高效、廉價(jià)并且操作方便；
[0026](2)本發(fā)明所使用的原材料廉價(jià)易得，具有良好的生物相容性及細(xì)胞黏附性，具有應(yīng)用其做后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析的潛力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為按PVA =PE1-CO2不同比例的復(fù)合纖維，干燥后所拍攝的SEM圖；其中(a)95:5、(b) 85:15、(c) 75:25、Cd) 65:35 ；
[0028]圖2為按PVA =PE1-CO2不同比例的復(fù)合纖維的直徑分布圖；其中(a)95:5、(b)85:15、(c) 75:25, (d) 65:35 ；
[0029]圖3為PVA/PE1-C02 ( 75/25)和PVA/PEI (75/25)的復(fù)合纖維的紅外光譜圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]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。
[0031]實(shí)施例1
[0032](I)將0.9g PVA分別加入到8.5mL、9.77mL、9.21mL、9.12mL三蒸水中油浴加熱攪
拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A ；
[0033](2)將3g PEI加入到15mL三蒸水中加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B ；
[0034](3)室溫下，將二氧化碳(CO2)通入B溶液中，持續(xù)鼓泡5h，并攪拌使反應(yīng)充分，得至IJ溶液C ；
[0035](4)將溶液A和溶液C按不同比例混合，得到PVA/PE1-C02質(zhì)量比分別為(a)95/5、(b) 85/15、(c) 75/25、(d) 65/35，攪拌過夜，得到紡絲液 D ；
[0036](5)將制得的紡絲液D進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲的工藝參數(shù)為:注射器規(guī)格為lmL，針頭內(nèi)徑為0.4?0.6mm，噴出流速0.2mL/h，靜電壓13.4kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為17cm，最后真空干燥，即得不同PVA/PE1-C02的復(fù)合納米纖維膜a、b、C、d。
[0037]依照以上步驟所得到結(jié)果的電鏡圖片如圖1所示。
[0038]實(shí)施例2
[0039](I)實(shí)施例1的電鏡圖片，在ImageJ軟件中測量50根纖維的直徑。
[0040](2)將50根纖維直徑的數(shù)據(jù)用origins.0軟件進(jìn)行分析；依照以上步驟所得到結(jié)果的圖片如圖2所示。
[0041]實(shí)施例3
[0042](I)將0.9g PVA加入到9.12mL三蒸水中油浴加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A ；
[0043](2)將3g PEI加入到15mL三蒸水中加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B ；
[0044](3)室溫下，將二氧化碳(CO2)通入B溶液中，持續(xù)鼓泡5h，并攪拌使反應(yīng)充分，得至IJ溶液C ；
[0045](4)分別取2.4mL溶液C加入溶液A中，攪拌過夜，得到紡絲液D ；
[0046](5)將制得的紡絲液D進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲的工藝參數(shù)為:注射器規(guī)格為lmL，針頭內(nèi)徑為0.4?0.6mm，噴出流速0.2mL/h，靜電壓13.4kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為17cm，最后真空干燥，即得復(fù)合納米纖維膜I。
[0047](6)將0.9g PVA加入到9.12mL三蒸水中油浴加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A1 ；
[0048](7)將3g PEI加入到15mL三蒸水中加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B1 ；
[0049](8)取2.4mL溶液B1加入溶液A中，攪拌過夜，得到紡絲液D ；
[0050](9)將制得的紡絲液D進(jìn)行靜電紡絲，靜電紡絲的工藝參數(shù)為:注射器規(guī)格為lmL，針頭內(nèi)徑為0.4?0.6mm，噴出流速0.2mL/h，靜電壓13.4kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為17cm，最后真空干燥，即得復(fù)合納米纖維膜2。
[0051]所得到復(fù)合納米纖維膜I和2用于紅外光譜測試；依照以上步驟所得到結(jié)果的圖片如圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，包括: (1)將聚乙烯醇PVA加入三蒸水中，加熱攪拌至完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A;其中聚乙烯醇PVA和三蒸水的比例關(guān)系為0.9g:8.5-9.2ImL ； (2)將聚醚酰亞胺PEI加入三蒸水中，加熱攪拌至溶解，得到溶液B;其中聚醚酰亞胺PEI和三蒸水的比例關(guān)系為3g:15?20mL ； (3)室溫條件下，將二氧化碳通入溶液B中，持續(xù)鼓泡5-10h，攪拌，得到PE1-CO2溶液C； (4)將上述溶液A和溶液C混合，攪拌過夜，得到紡絲液D，然后進(jìn)行靜電紡絲，干燥，SP得復(fù)合納米纖維材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中PVA的重均分子量為88000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)加熱攪拌為用數(shù)顯磁力恒溫?cái)嚢杵?，油浴，溫度控制?0°C，加熱攪拌2-3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中PEI重均分子量為25000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中加熱攪拌為用數(shù)顯磁力恒溫?cái)嚢杵魉。瑴囟瓤刂圃?5-40°C，加熱攪拌10-15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中溶液A和溶液C按PVA =PE1-CO2質(zhì)量比65?95:5?35混合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中靜電紡絲工藝參數(shù)為:注射器規(guī)格為5mL，針頭內(nèi)徑為0.4?0.6mm，噴出流速0.1?0.3mL/h，靜電壓10?15kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為10?17cm，采用正交方法調(diào)節(jié)紡絲參數(shù)進(jìn)行紡絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中干燥時(shí)間為24h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中復(fù)合納米纖維材料直徑為260nm-500nm。
【文檔編號(hào)】D01D1/02GK103789847SQ201410060559
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】朱利民, 巫寒冰, 權(quán)靜, 侯曉曉, 田玉玲, 孫衎 申請(qǐng)人:東華大學(xué)