一种多功能异质结构微纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种多功能异质结构微纤维的制备方法，更具体的说，涉及采用微流体湿法纺丝技术实现多功能微纤维的快速连续化制备方法。
背景技术
异质结构微纤维因其结构和性能优势受到广泛的关注，可通过静电纺丝、微流控湿法纺丝等手段来构筑功能性异质结构微纤维，制备的异质结构微纤维在传感技术、光电器件、光催化及生物技术等领域存在诸多应用。目前，如何将异质结构微纤维应用于生物医学领域成为异质结构微纤维的研究热点。微流体湿法纺丝技术是生产多级结构微纤维的理想反应器平台，借助微流体湿法纺丝技术能够对微纤维的形貌、尺寸及组成进行精确调控。因此，可通过微流体湿法纺丝技术构筑具有稳定结构的有序异质结构微纤维。本发明结合离子交联原理实现外相聚合物流体的快速固化，并通过外相聚合物流体对内相聚合物流体的包裹作用连续化制备具有异质结构的功能性微纤维。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于异质结构纤维材料在生物医学领域的研究还不够深入，通过简单的微流体湿法纺丝技术快速连续化制备多功能异质结构微纤维，并成功应用于生物医学领域。该功能性材料制备方法简单，成本低，并成功应用于凝血止血及促进伤口愈合领域。为了达到上述目的，而提供了一种多功能异质结构微纤维的制备方法，设计了一种简单的微流体装置，通过不断调试纺丝工艺参数以获得功能性异质结构微纤维。
本发明的技术方案为：一种多功能异质结构微纤维的制备方法，其具体步骤如下：
A、将疏水性聚合物在有机溶剂中均匀溶解并掺入油溶性药物，获得内相纺丝液；
将亲水性聚合物在水中均匀溶解并掺入水溶性药物，获得外相纺丝液；
B、将制备的两种纺丝液分别作为内相和外相流体同时注入微流体装置，最后通入装满固化剂的接收装置中进行固化成形；通过不断的调试纺丝工艺参数如：
微芯片内外相出口直径、内外相流体流速来获得功能性异质结构微纤维。
优选步骤A中所述的疏水性聚合物为聚乳酸或聚乳酸-羟基乙酸共聚物；所述的亲水性聚合物为海藻酸钠或聚丙烯酸钠；所述的有机溶剂为二氯甲烷；所述的油溶性药物为鸸鹋油或四氢姜黄素；所述的水溶性药物为纳米银或纤维蛋白原。
优选所述的内相纺丝液中疏水性聚合物质量分数为2-5％，油溶性药物的质量分数为0.03-0.05％；外相纺丝液中亲水性聚合物的质量分数为1-2.5％，水溶性药物的质量分数为0.02-0.03％。
优选步骤B中所述的固化剂为CaCl2溶液，其质量浓度为5-10％。
优选步骤B中所述的纺丝工艺参数为：微流体装置中微芯片的内相出口直径为140-160μm，外相出口直径为400-460μm；内相流体流速为3-7mL/h，外相流体流速为5-15mL/h。
有益效果：
1、本发明制备的异质结构微纤维具有双药双速度释放功能，具有快速止血和促进伤口愈合作用。
2、本发明制备过程简单，生产成本低，并能够实现多功能异质结构微纤维的快速宏量制备。
3、本发明制备的异质结构双药负载微纤维为人造皮肤、新型医学材料等研究奠定了基础。
附图说明
图1为本发明一种多功能异质结构微纤维的制备示意图；其中图中1-双通道微流泵，2-第一注射泵，3-第二注射泵，4-1号毛细管，5-2号毛细管，6-核壳微芯片，7-3号毛细管，8-接收装置。
具体实施方式
下面通过一些具体的实施例来对本发明作进一步说明，但本发明不仅仅只是限定于下列实施例中。多功能异质结构微纤维的制备示意图如图1所示。
实施例1
将2.0g聚乳酸颗粒、30mg油溶性药物鸸鹋油加入到有机溶剂二氯甲烷中，均匀混合后获得100g内相纺丝液；将2.0g海藻酸钠粉末、20mg水溶性药物纳米银加入到水中，均匀混合后获得100g外相纺丝液。如图1所示，将两种溶液分别作为内外相流体加入到第二注射泵3和第一注射泵2中，然后通过双通道微流泵控制两相流体流速，两相溶液分别经过2号毛细管5和1号毛细管4同时导流到微流控芯片6中，未成形的异质结构纤维通过3号毛细管7导流到接收装置8中固化成形，外相流速5mL/h，内相流速3mL/h，将生成的未固化异质结构微纤维通入5wt％CaCl2凝固浴中进行固化成形。
选用微芯片内相出口直径为140μm，外相出口直径为400μm芯片的微流体装置进行纺丝，将获得的双药物负载杂化微纤维进行进一步的冷冻干燥，然后进行体外止血和伤口愈合方面的测试研究。
实施例2
将5.0g聚乳酸颗粒、50mg油溶性药物鸸鹋油加入到有机溶剂二氯甲烷中，均匀混合后获得100g内相纺丝液；将2.5g海藻酸钠粉末、30mg水溶性药物纳米银加入到水中，均匀混合后获得100g外相纺丝液。如图1所示，将两种溶液分别作为内外相流体加入到第二注射泵3和第一注射泵2中，然后通过双通道微流泵控制两相流体流速，两相溶液分别经过2号毛细管5和1号毛细管4同时导流到微流控芯片6中，未成形的异质结构纤维通过3号毛细管7导流到接收装置8中固化成形，外相流速15mL/h，内相流速7mL/h，将生成的未固化异质结构微纤维通入10wt％CaCl2凝固浴中进行固化成形。
选用微芯片内相出口直径为160μm，外相出口直径为460μm芯片的微流体装置进行纺丝，将获得的双药物负载杂化微纤维进行进一步的冷冻干燥，然后进行体外止血和伤口愈合方面的测试研究。
实施例3
将3.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物颗粒、40mg油溶性药物四氢姜黄素加入到有机溶剂二氯甲烷中，均匀混合后获得100g内相纺丝液；将2.2g海藻酸钠粉末、25mg水溶性药物纤维蛋白原加入到水中，均匀混合后获得100g外相纺丝液。如图1所示，将两种溶液分别作为内外相流体加入到第二注射泵3和第一注射泵2中，然后通过双通道微流泵控制两相流体流速，两相溶液分别经过2号毛细管5和1号毛细管4同时导流到微流控芯片6中，未成形的异质结构纤维通过3号毛细管7导流到接收装置8中固化成形，外相流速10mL/h，内相流速5mL/h，将生成的未固化异质结构微纤维通入7wt％CaCl2凝固浴中进行固化成形。
选用微芯片内相出口直径为150μm，外相出口直径为430μm芯片的微流体装置进行纺丝，将获得的双药物负载杂化微纤维进行进一步的冷冻干燥，然后进行体外止血和伤口愈合方面的测试研究。
实施例4
将4.0g聚乳酸-羟基乙酸共聚物颗粒、50mg油溶性药物四氢姜黄素加入到有机溶剂二氯甲烷中，均匀混合后获得100g内相纺丝液；将1.0g聚丙烯酸钠粉末、25mg水溶性药物纤维蛋白原加入到水中，均匀混合后获得100g外相纺丝液。如图1所示，将两种溶液分别作为内外相流体加入到第二注射泵3和第一注射泵2中，然后通过双通道微流泵控制两相流体流速，两相溶液分别经过2号毛细管5和1号毛细管4同时导流到微流控芯片6中，未成形的异质结构纤维通过3号毛细管7导流到接收装置8中固化成形，外相流速10mL/h，内相流速5mL/h，将生成的未固化异质结构微纤维通入8wt％CaCl2凝固浴中进行固化成形。
选用微芯片内相出口直径为150μm，外相出口直径为460μm芯片的微流体装置进行纺丝，将获得的双药物负载杂化微纤维进行进一步的冷冻干燥，然后进行体外止血和伤口愈合方面的测试研究。
上述实验测试结果如下表所示。
表1为不同材料的细胞活性、凝血速度以及伤口愈合时间的测试表
从上述的测试结果可以看出，所制备的异质结构微纤维具有良好的生物相容性，培养24h后，细胞活性均在90％以上。由于干燥后的双药物负载微纤维，具有双药双速度释放的功能。因此，干燥后的双载药微纤维具有快速的凝血止血作用。将制备的微纤维编织成人造皮肤支架进行伤口愈合实验，基于双药双速度释放的性能和良好的生物相容性，该纤维能够有效的促进伤口的愈合。
