一種多孔納米纖維膜的制備方法
【專利摘要】本發明提供一種多孔納米纖維膜的制備方法，包括如下步驟：準備片狀氧化石墨烯和再生蠶絲蛋白干燥膜；將片狀氧化石墨烯分散在無水甲酸溶液中，制得分散液；在分散液中加入再生蠶絲蛋白干燥膜，制得混合紡絲液；通過混合紡絲液制備多孔納米纖維膜。本發明制備的多孔纖維膜具有良好透氣透濕性、細胞親和性功能和較好的抗菌效果，且制備方法簡單，適合大批量生產。
【專利說明】
一種多孔納米纖維膜的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種膜的制備方法，更具體涉及一種兼具抗菌和增強細胞親和性多孔納米纖維膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]蠶絲的主要成分是絲膠蛋白和絲素蛋白，絲素蛋白即蠶絲蛋白作為一種天然的高分子材料，產量豐富。經過國內外學者大量研究發現，蠶絲經過脫膠、溶解、提純制得的再生絲素蛋白具有良好的生物降解性和生物相容性，并且無毒、無刺激，易于加工成各種形態。目前國內外學者已能熟練將蠶絲蛋白材料制備成膜狀材料，并將這些材料用于傷口包覆等生物醫用材料領域。然而蠶絲蛋白也有其內在的缺陷，如蠶絲蛋白材料不抗菌、且對細胞缺乏識別和誘導作用，導致上述制備的蠶絲蛋白生物材料在具體應用時存在較大的缺陷。
[0003]目前對蠶絲蛋白在上述的改性主要通過采用一些功能性納米粒子對蠶絲蛋白進行修飾。中國專利公開號CN104353127A提供了一種抗菌蠶絲蛋白材料及其制備方法，該發明將石墨烯量子點與蠶絲蛋白水溶液共混后固化成型制得，該蠶絲蛋白材料具有抗菌效果，但采用固化成型法制得的材料不具備多孔的納米結構，材料的透氣透濕性差，且采用石墨烯量子點并復合了含金、鉑金、鉛、釕等的重金屬鹽，材料對細胞的親和性差，不能滿足作為傷口包覆材料的要求。中國專利公開號CN1887362A公布了一種細胞培養支架及其制備方法，該發明采用靜電紡絲的方法將蠶絲蛋白與明膠等復合，制備了一種多孔納米纖維膜，該材料具有良好的透氣透濕性，明膠等材料的復合提高了材料的細胞親和性，但是材料不具有抗菌性，在應用做傷口包覆等材料時收到限制。
【發明內容】
[0004]為了解決上述一個或多個技術問題，本發明提供一種兼有抗菌和增強細胞親和性多孔納米纖維膜的制備方法。
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]—種多孔納米纖維膜的制備方法，包括如下步驟:
[0007]準備片狀氧化石墨烯和再生蠶絲蛋白干燥膜；
[0008]將片狀氧化石墨烯分散在無水甲酸溶液中，制得分散液；
[0009 ]在所述分散液中加入再生蠶絲蛋白干燥膜，制得混合紡絲液；
[0010]通過所述混合紡絲液制備多孔納米纖維膜。
[0011 ]在一些實施方式中，所述分散液中氧化石墨烯的質量分數為1-5%。
[0012]在一些實施方式中，所述混合紡絲液中再生蠶絲蛋白干燥膜的質量分數為11-15%。
[0013]在一些實施方式中，所述片狀氧化石墨烯通過超聲波振蕩均勻分散在無水甲酸溶液中。
[0014]在一些實施方式中，所述混合紡絲液通過靜電紡絲裝置制備多孔納米纖維膜。
[0015]在一些實施方式中，所述靜電紡絲裝置的參數為:電為壓15-30V，混合紡絲液流速為0.1-0.5mL/h，噴絲口和收集裝置的距離為13_18cm。
[0016]其有益效果為:(1)氧化石墨烯的具有較高的比表面積，其表面具有豐富官能團，該官能團對細胞具有親和性和誘導功能，使氧化石墨烯同時具有細胞親和性功能和較好的抗囷效果。
[0017](2)本發明利用再生蠶絲蛋白和氧化石墨烯制成多孔纖維膜，通過靜電紡絲方式將片狀氧化石墨烯顆粒以微球狀包裹在再生蠶絲蛋白里，氧化石墨烯不易被外界破壞，制成多孔纖維膜具有微納結構，在結構上模擬細胞外基質，具有良好的透氣透濕性。
[0018](3)本發明制備的多孔纖維膜具有良好透氣透濕性、細胞親和性功能和較好的抗菌效果，且制備方法簡單，適合大批量生產。
【附圖說明】
[0019]圖1a是本發明實施例1中的再生蠶絲蛋白氧化石墨烯多孔納米纖維在掃描電子纖維鏡下的示意圖；
[0020]圖1b是本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜在掃描電子顯微鏡下的示意圖；
[0021]圖1c是本發明實施例1中的復合多孔納米纖維膜在投射電鏡下的示意圖；
[0022]圖1d是本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜在投射電鏡下的示意圖；
[0023]圖2a是本發明實施例1中的復合多孔納米纖維膜在掃描電子顯微鏡下的放大10000倍的示意圖；
[0024]圖2b是本發明實施例1中的復合多孔納米纖維膜在掃描電子顯微鏡下的放大13000倍的示意圖；
[0025]圖2c是本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜在掃描電子顯微鏡下的放大10000倍的示意圖；
[0026]圖2d是本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜在掃描電子顯微鏡下的放大13000倍的示意圖；
[0027]圖3a是本發明實施例1中的復合多孔納米纖維膜的細胞培養I天激光共聚顯微鏡下的示意圖；
[0028]圖3b是本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜的細胞培養I天激光共聚顯微鏡下的示意圖；
[0029]圖3c是本發明實施例1中的復合多孔納米纖維膜的細胞培養3天激光共聚顯微鏡下的不意圖；
[0030]圖3d本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜的細胞培養3天激光共聚顯微鏡下的示意圖；
[0031]圖3e是本發明實施例1中的復合多孔納米纖維膜的細胞培養7天激光共聚顯微鏡下的不意圖；
[0032]圖3f本發明對比實施例中的再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜的細胞培養7天激光共聚顯微鏡下的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]實施例1
[0034]將洗滌干凈的0.5g片狀氧化石墨烯分散在9.5g無水甲酸中，置于超聲波振蕩器中振蕩2h，制得氧化石墨烯無水甲酸均勻分散的分散液。分散液中氧化石墨烯的質量分數為5%。向上述分散液中加入1.3g再生蠶絲蛋白干燥膜，通過磁力攪拌器攪拌2h，得到均勻的紡絲液。再生蠶絲蛋白干燥膜在紡絲液中的質量分數為11.5%。調節靜電紡絲裝置的工作參數:電壓為30kV，紡絲液流速為0.2mL/h，噴絲口與收集裝置距離為13cm，將上述紡絲液加入5mL的玻璃注射器中，經靜電紡絲2h后在收集裝置上獲得具有厚度為0.5mm的多孔納米纖維膜。
[0035]對比實施例
[0036]將實施例1制得的復合多孔納米纖維膜從收集裝置上揭下來，對該復合多孔納米纖維膜進行抗菌實驗和細胞培養實驗。在相同工藝條件下制備再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜，同時對其進行抗菌實驗和細胞培養實驗。
[0037]結構對比:如圖la、lb、Ic和Id所示，相對于再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜，復合多孔納米纖維膜的氧化石墨烯呈微球狀形式被包覆在再生蠶絲蛋白纖維里，復合多孔納米纖維膜的納米纖維直徑分布在10_50nm范圍內。
[0038]抗菌實驗對比:將再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜進行大腸桿菌和金黃色葡萄球菌實驗，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜上的存活率均在90 %左右;將復合多孔納米纖維膜進行大腸桿菌和金黃色葡萄球菌實驗，大腸桿菌和金黃色葡萄球菌在再生蠶絲蛋白-氧化石墨烯多孔納米纖維膜上的存活率分別為35.7%左右和41.6%左右。如圖2a和2b所示，細菌在再生蠶絲蛋白-氧化石墨烯多孔納米纖維膜上的尺寸變小、萎縮，部分細菌已經死亡，且細菌的數量減少。如圖2c和2d所示，細菌在再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜上生長良好。上述結果表明本發明制備的復合多孔納米纖維膜具有良好的抗菌性能。
[0039]細胞親和性試驗對比:如圖3a、3b、3c、3d、3e和3f所示，經培養I天、3天和7天后，前成骨細胞粘附和鋪展在復合多孔納米纖維膜的表面，并且比再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜表面具有更多的細胞粘附和更快的鋪展速率，復合多孔納米纖維膜的表面細胞數量明顯大于再生蠶絲蛋白多孔納米纖維表面的細胞數量。上述結果表明前成骨細胞在再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜和復合多孔納米纖維膜上均可存活、生長和增殖，但細胞在生蠶絲蛋白氧化石墨烯多孔納米纖維膜的增殖明顯高于再生蠶絲蛋白多孔納米纖維膜。本發明制備的多孔納米纖維膜具有增強細胞相容性的功能。
[0040]實施例2
[0041 ]將洗滌干凈的0.4g片狀氧化石墨烯分散在9.5g無水甲酸中，置于超聲波振蕩器中振蕩2h，制得氧化石墨烯無水甲酸均勻分散的分散液。分散液中氧化石墨烯的質量分數為4%。向上述分散液中加入1.5g再生蠶絲蛋白干燥膜，通過磁力攪拌器攪拌2h，得到均勻的紡絲液。再生蠶絲蛋白干燥膜在紡絲液中的質量分數為13%。調節靜電紡絲裝置的工作參數:電壓為20kV，紡絲液流速為0.3mL/h，噴絲口與收集裝置距離為15cm，將上述紡絲液加入5mL的玻璃注射器中，經靜電紡絲2h后在收集裝置上獲得具有厚度為0.4mm的多孔納米纖維膜。
[0042]實施例3
[0043]將洗滌干凈的0.3g片狀氧化石墨烯分散在9.5g無水甲酸中，置于超聲波振蕩器中振蕩2h，制得氧化石墨烯無水甲酸均勻分散的分散液。分散液中氧化石墨烯的質量分數為3%。向上述分散液中加入1.2g再生蠶絲蛋白干燥膜，通過磁力攪拌器攪拌2h，得到均勻的紡絲液。再生蠶絲蛋白干燥膜在紡絲液中的質量分數為12%。調節靜電紡絲裝置的工作參數:電壓為15kV，紡絲液流速為0.5mL/h，噴絲口與收集裝置距離為18cm，將上述紡絲液加入5mL的玻璃注射器中，經靜電紡絲2h后在收集裝置上獲得具有厚度為0.6mm的多孔納米纖維膜。
[0044]上面結合附圖對本發明的一些實施方式做了詳細說明，但是本發明不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種多孔納米纖維膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 準備片狀氧化石墨烯和再生蠶絲蛋白干燥膜； 將片狀氧化石墨烯分散在無水甲酸溶液中，制得分散液； 在所述分散液中加入再生蠶絲蛋白干燥膜，制得混合紡絲液； 通過所述混合紡絲液制備復合多孔納米纖維膜。2.根據權利要求1所述的多孔納米纖維膜的制備方法，其特征在于，所述分散液中氧化石墨烯的質量分數為1-5%。3.根據權利要求1所述的多孔納米纖維膜的制備方法，其特征在于，所述混合紡絲液中再生蠶絲蛋白干燥膜的質量分數為11-15%。4.根據權利要求1所述的多孔納米纖維膜的制備方法，其特征在于，所述片狀氧化石墨烯通過超聲波振蕩均勻分散在無水甲酸溶液中。5.根據權利要求1所述的多孔納米纖維膜的制備方法，其特征在于，所述混合紡絲液通過靜電紡絲裝置制備多孔納米纖維膜。6.根據權利要求5所述的多孔納米纖維膜的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲裝置的參數為:電為壓15-30V，混合紡絲液流速為0.1-0.5mL/h，噴絲口和收集裝置的距離為13-18cm0
【文檔編號】D04H1/728GK105908374SQ201610462385
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】王曙東, 樊理山, 瞿才新
【申請人】鹽城工業職業技術學院