一种磁-电双功能纳米纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磁-电双功能纳米纤维膜的制备方法，可用于组织工程支架材料。本发明专利技术将Fe3O4磁性纳米粒子分散在聚合物纺丝液中，通过静电纺丝技术得到磁性纳米聚合物纤维，采用原位化学氧化法将导电高分子单体聚合在磁性静电纺丝纳米纤维表面得到磁-电双功能纳米纤维膜。此方法制备得到的纳米纤维膜具有良好的导电性和磁性，对细胞的增殖具有促进作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静电纺丝和生物医用材料
，更确切的说，涉及。
技术介绍
近年来组织工程和再生医学得到了广泛的关注，如何促进细胞在体外/体内快速、健康地生长成为临床应用的重大挑战。生物体内组织细胞处于非常复杂的环境中，不仅受到生物、化学等因素的影响，体内的微电流和磁场也对细胞的生长和功能的形式具有很大的影响。静电纺丝纤维支架不仅与细胞外基质在形态、结构及尺寸上相似，且具有良好的力学性能，满足组织工程支架对材料的要求，而具有导电性能或磁性能的静电纺丝纳米纤维材料的应用也越来越多。磁性纳米材料产生于20世纪70年代，磁性静电纺丝纳米纤维由具有磁性的纳米颗粒与高分子材料复合而成，融合了磁性材料和高分子材料的磁性能和机械性能优势，作为吸波材料、磁储材料及医用支架功能材料得到广泛的关注。将磁性纳米粒子与聚合物结合进行静电纺丝不仅可以减少纳米粒子的团聚也可以使纳米纤维具有磁学特性而功能化。Wen等人成功开发出具有超磁性的Fe3O4/聚乳酸纤维束，与细胞共培养后能在外加磁场的驱动下，自组装呈大区域的三维顺向性细胞柱，有可能成为理想的心肌或肌肉组织工程支架材料。Shan等人通过共混左旋聚乳酸(PLLA)固定Fe3O4纳米粒子制备了一种用于骨组织再生的基底材料一磁性Fe3OVPLLA复合纳米纤维，所制得的Fe3OVPLLA复合纤维展现出随磁性粒子含量正相关的超顺磁性，对成骨细胞粘附和增殖具有很好的促进作用。常见的导电高分子材料包括聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩及其衍生物等，其优良的导电性能和物理化学稳定性受到研究人员的广泛关注，加之其良好的生物相容性和柔韧的力学特征使其在生物医学包括组织工程支架材料、生物传感器等领域有较大的应用潜力。 Chun-WenHs iao等人开发了一种导电织物，由聚苯胺和PLLA复合而成，可以作为导电支架协调体外培养的心肌细胞同步跳动。结果表明，聚苯胺/PLLA导电纳米纤维外接电信号可以很好地诱导心肌细胞同步跳动。Zhang等人利用静电纺丝和化学氧化聚合法制得有序聚3，4乙烯二氧噻吩(PEDOT)纳米/微米级纤维及管状材料。将包覆有单体的纤维置于氧化催化剂FeCl3溶液中从而完成聚合，所得PEDOT纤维是导电有序并且离散的，纤维束长度可轻易达到几厘米。将PEDOT/PLGA壳核结构纤维浸泡在氯仿中溶解掉PLGA后得到中空的PEDOT纳米管。目前对细胞生长的研究大多是基于单一的物理刺激影响因素，没有研究电、磁联合刺激对细胞的影响，因此开发可同时对电刺激和磁刺激产生响应的材料对于研究多刺激影响细胞生长并进一步开发功能性组织工程支架材料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有材料不能对电、磁刺激同时响应的不足，提供磁-电双功能纳米纤维膜的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种磁-电双功能纳米纤维膜，其制备方法包括下列各步骤， (1)配制聚合物纺丝溶液，按比例加入Fe304磁性纳米粒子，室温磁力搅拌4?6小时获得纺丝溶液，通过静电纺丝技术获得磁性静电纺丝纳米纤维膜； (2)在体积比1:1?1:5的乙醇/去离子水溶剂中加入导电高分子单体； (3)配制掺杂剂和氧化剂混合溶液，超声至完全溶解； (4)将磁性静电纺丝纳米纤维膜真空干燥后放置在培养皿中，加入导电高分子单体溶液，I?10分钟后加入掺杂剂和氧化剂的混合溶液，将培养皿放置在摇床上晃动4?10小时进行聚合反应； (5)将完成聚合反应的纤维膜取出，分别用甲醇、去离子水超声清洗三遍去除残留的氧化剂，室温下干燥24?48小时，得到磁-电双功能纳米纤维膜。上述方法中所用Fe304磁性纳米粒子与聚合物的比例为1:1?1:10(w/w)；上述方法中所述聚合物纺丝溶液中的聚合物为壳聚糖、纤维素、蚕丝蛋白、聚乳酸、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚乙烯醇中的一种，所述的聚合物纺丝溶液的浓度为20wt.%?40wt.% ;上述方法中所述的聚合物纺丝溶液中的溶剂为N，N_二甲基甲酰胺、二氯甲烷、二甲基亚砜、二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮、氯仿、甲酸、醋酸中的一种或多种。上述方法中所用导电高分子单体为3，4_乙烯二氧噻吩、吡咯、苯胺中的一种，单体浓度范围为40mM?300mM。上述方法中所述掺杂剂为对甲基苯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、樟脑磺酸对氨基苯磺酸钠或氨基磺酸中的一种或多种，浓度范围为5mM?20mM。上述方法中所述氧化剂为三氯化铁溶液，Fe3+浓度范围为200mM?600mM。本专利技术与现有技术相比，其主要优点为:所得纤维膜具有与组织外基质相似的形貌和很好的生物相容性，合成方法简单、成本低，材料具有良好的导电性能和磁性能，可用于研究电、磁联合刺激对细胞生长状况的影响，并应用于组织工程支架。【附图说明】 图1为Fe3O4/聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)磁性静电纺丝纳米纤维膜的透射电镜图像图2为PED0T/Fe304/PLGA磁-电双功能纳米纤维膜的扫描电镜图像【具体实施方式】下面将结合具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但这些实施例并不限制本专利技术的保护范围。实施例1:PED0T/Fe304/PLGA磁-电双功能纳米纤维膜的制备: 将Fe304磁性纳米粒子混入36%wv PLGA纺丝液(Fe304:PLGA=l: 10w/w)中，通过静电纺丝技术得到Fe304/PLGA磁性静电纺丝纳米纤维膜，在体积比1:1的乙醇/去离子水溶剂中加入导电高分子单体80mM 3，4乙烯基二氧噻吩EDOT;配制对甲基苯磺酸钠(5mM)和FeCl3.6H20( 200mM)混合溶液，超声至完全溶解;将36 %wv Fe3OjPLGA纤维膜从铝箔上揭下，真空干燥后放置在开口的培养皿中，加入EDOT单体溶液，I分钟后加入对甲基苯磺酸钠和FeCl3的混合溶液，将培养皿放置在摇床上轻微晃动8小时进行聚合反应;将聚合完全的纤维膜取出，分别用甲醇、去离子水超声清洗三遍去除残留的氧化剂，最后室温下干燥48小时得到PED0T/Fe304/PLGA磁-电双功能纳米纤维膜。实施例2:聚吡咯(PPy)/Fe304/聚已内酯(PCL)磁-电双功能纳米纤维膜的制备:将Fe304磁性纳米粒子混入24%wv PCL纺丝液(Fe304:PCL= 1: 5w/w)中，通过静电纺丝技术得至ljFe304/PCL磁性静电纺丝纳米纤维膜，在去离子水溶剂中加入导电高分子单体200mM吡咯；配制樟脑磺酸(1mM)和FeCl3.6H20(400mM)混合溶液，超声至完全溶解;将24%wv Fe3O4/PCL纤维膜从铝箔上揭下，真空干燥后放置在开口的培养皿中，加入吡咯单体溶液，I分钟后加入对樟脑磺酸和FeCl3的混合溶液，将培养皿放置在摇床上轻微晃动12小时进行聚合反应;将聚合完全的纤维膜取出，去离子水超声清洗三遍去除残留的氧化剂，最后室温下干燥48小时得到PPy/Fe304/PCL磁-电双功能纳米纤维膜。【主权项】1.，其特征在于，所述磁-电双功能纳米纤维膜由包含磁性纳米粒子的静电纺丝纤维膜和纤维表面包覆的导电高分子聚合物构成。2.—种磁-电双功能纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括下列各步骤: (1)配制聚合物纺丝溶液，按比例加入Fe3O4磁性纳米粒子，室温磁力搅拌4?6小时获得纺丝溶液，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁‑电双功能纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述磁‑电双功能纳米纤维膜由包含磁性纳米粒子的静电纺丝纤维膜和纤维表面包覆的导电高分子聚合物构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，张书培，李昆，牛旭锋，樊瑜波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11