一種電紡PLLA/Ag抗菌復合膜的制備方法
【專利說明】一種電紡PLLA/Ag抗菌復合膜的制備方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種人骨損傷修復的高分子生物材料表面涂層的制備方法，具體地說是一種電紡PLLA/Ag抗菌復合膜的制備方法，屬于高分子生物材料表面涂層的制備方法領域。
【背景技術】
[0003]磷酸鈣系列陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性，已經成功地被應用于臨床。尤其是羥基磷灰石(HA)備受關注。在醫用高分子材料表面涂覆具有生物活性的磷酸鈣陶瓷可賦予硬組織生物材料良好的力學性能和合適的生物性能。近年來得到廣泛研究。目前現有提高材料生物活性的礦化方法主要是模擬體液浸泡法。但由于浸泡時間過長，因長時間的浸泡纖維上的活性因子等脫落較多，則模擬體液培養會使纖維藥效降低。而電化學沉積方法具有時間短、設備簡便、均覆性好、工藝簡便、快捷等優點，備受關注。
[0004]聚乳酸[poly(L-lactic acid)，PLLA]是目前聚合物基人工骨材料的研究熱點之一。PLLA和它的衍生物已經獲得了廣泛的關注，因為它們具有極好的生物相容性、加工性能和生物降解性，是骨組織工程中最有潛力的生物可降解聚合物。但是由于PLLA和它的衍生物組成的支架具有低的生物活性和不足的機械強度，這限制了它們在骨組織工程中的應用。研究表明，由生物材料引發的感染中，45%的原因是由于植入物材料與人體接觸時，在材料表面形成一層蛋白膜，而細菌很容易在這層蛋白膜上黏附，繼而生長繁殖，使用傳統的抗菌治療無法根除，在材料表面引入抗菌涂層是近年來常用的方法。目前臨床表明開發雙功能的復合涂層迫在眉睫，不僅具有骨誘導性還要具有抗菌活性。在種植體表面裝載抗生素可提高抗菌醫療植入物的活性。然而，在長期或過度使用抗生素會增加手術風險和產生耐藥。銀納米粒子是另一種適合的抗菌劑用于醫療植入物，它具有非常寬泛的抗菌譜和細菌耐藥對銀是最小，能夠殺滅多達數百種致病的細菌以及病毒。
[0005]為改善PLLA纖維的抗菌性能，在聚乳酸纖維引入納米銀(Ag)粒子，可賦予骨組織生物材料良好的力學性能和抗菌性能。目前生物材料表面長效抗菌性能的研究已經成為當前研究和開發的熱點。近年來，已有采用電化學沉積礦化鈣磷鹽的報道:是采用恒電壓模式下，在純PLLA纖維表面制備鈣磷鹽。該方法制備的涂層的不均勻。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明設計了一種電紡聚乳酸銀抗菌復合膜的制備方法，該方法在不改變基材本身的性能的同時，提高其生物活性和抗菌性，達到快速礦化鈣磷鹽的目的，防止藥效的流失。獲得具有優良綜合性能的新型生物醫學材料，且操作簡便，成本低廉。
[0007]本發明的技術方案為: 一種電紡PLLA/Ag抗菌復合膜的制備方法，包括如下步驟:
(I)在二氯甲烷(DCM)中溶解聚乳酸(PLLA)，然后添加N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，充分攪拌，水浴加熱，獲得均一的聚乳酸溶液，然后添加分散均勻的納米銀顆粒，超聲10 min，進行靜電紡絲，得到表面帶有PLLA/Ag復合纖維的鈦箔；
其中，納米銀顆粒與聚乳酸添加量重量比為0.07-0.007: 10
[0008]其中，靜電紡絲的參數為規格6號針頭、20 mL的注射器，將鈦箔收集器，尺寸20mmX 20 mmX0.2 mm，固定在距離針頭15 cm處，使用電壓為18 kV，流速為3 mL/h。
[0009](2)將分析純鈣鹽、磷酸鹽的比例按照/7Ca: Λρ=1.67配置(其中鈣的濃度不能超過42 mmol -L1),依次用蒸餾水溶解，混合后用氨水調節溶液的pH為5.0，得到磷酸鈣溶液；將上述調節pH值的混合溶液作為電解液，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑金片為對電極，通過步驟⑴得到的表面帶有PLLA/Ag復合纖維的鈦箔為工作電極，在三電極系統的電解槽中進行電化學沉積，得到本發明生物醫用涂層材料；
其中，電化學沉積參數為:脈沖高電位O V，脈沖低電位-3 V，脈寬100 S，沉積時間60
min ；
最后，將步驟(2)得到的生物醫用涂層材料在真空條件下干燥72 h后，保存在37°C的恒溫干燥箱中。
[0010]進一步地，所述的二氯甲烷與聚乳酸的重量比為4: 10
[0011]進一步地，所述的N，N-二甲基甲酰胺與聚乳酸的重量比為2: I。
[0012]本發明的磷酸鈣是通過磷酸鹽和鈣鹽合成的，得到的磷酸鈣系列陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性，可被成功地被應用于臨床。所述磷酸鹽至少可以以下物質之一種:(MM)2HPO4, K2HPO4, Na2HPO4;所述鈣鹽至少可為以下物質之一種=CaCl 2，Ca (NO3) 2。
[0013]表面帶有PLLA/Ag復合纖維的鈦箔中的鈦箔為純鈦、鈦合金(Ti6A14V)、不銹鋼或鋁箔。
[0014]另外，本發明中還有使用銅、鋅來替代前面的銀，均為能夠產生抗菌金屬單質的金屬鹽，效果相同，都具有殺菌的特性，可以為銀鹽、銅鹽、鋅鹽，也可以是銀、銅、鋅單質。
[0015]本發明采用電化學沉積法快速形成鈣磷鹽涂層。
[0016]本發明由于整個電化學沉積過程是采用脈沖電位，有利于電解液中鈣磷鹽的均勻沉積。另外，工作電極表面是PLLA/Ag復合纖維，在PLLA中添加金屬銀提高其導電性，也有利于鈣磷鹽的快速、均勻沉積，無團聚現象，最終得到均勻鈣磷鹽涂層。
[0017]本發明以PLLA、Ag為原料經電紡制得纖維直徑均勻的PLLA/Ag抗菌復合纖維。以含鈣離子、磷離子為培養液經電化學沉積法在PLLA/Ag復合纖維表面沉積鈣磷鹽涂層，從而得到PLLA/Ag表面快速、高效的鈣磷鹽礦化率。
[0018]本發明的優點在于:能夠得到均勻鈣磷鹽涂層，該方法在不改變基材本身的性能的同時，提高其生物活性和抗菌性，達到快速礦化鈣磷鹽的目的，防止藥效的流失，獲得具有優良綜合性能的新型生物醫學材料，且操作簡便，成本低廉。
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實驗例PLLA/Ag抗菌復合纖維的SEM圖； 圖2為本發明實驗例電化學沉積法在PLLA/Ag抗菌復合纖維表面礦化鈣磷鹽涂層的礦化率隨時間變化圖。
【具體實施方式】
[0021]以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0022]除非另有說明，本發明中所采用的百分數均為重量百分數。
[0023]實施例一
一種電紡PLLA/Ag抗菌復合膜的制備方法，包括如下步驟:
(1)將IgPLLA溶解于4g DCM,攪拌充分；
(2)往上述步驟(I)的溶液中添加2gDMF(根據觀察纖維狀況，其中DCM量可上下0.2-0.5 g之間調節)，水浴80°C加熱10 min,使溶液均一；
(3)往上述步驟(2)中添加0.07 g納米銀，超聲10 min ；
(4)將步驟(3)的溶液注入醫用不銹鋼6號針頭、體積為20mL的注射器中；
(5)將步驟(4)的材料進行靜電紡絲，相關實驗參數:鋁箔收集器(20mmX20 mmX0.2mm)固定在距離針頭15 cm處，使用電壓為18 kV，流速為3 mL/h，得到的表面帶有PLLA/Ag復合纖維的鈦箔；
然后，將分析純鈣鹽、磷酸鹽的比例按照/匕:作=1.67配置(其中鈣的濃度不能超過42mmol.L1)，依次用蒸餾水溶解，混合后用氨水調節溶液的pH為5.0 ;將上述調節pH值的混合溶液作為電解液，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑金片為對