一种载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维及其制备方法和应用技术

技术编号：44480231 阅读：0 留言：0更新日期：2025-03-04 17:47

本发明专利技术公开了一种载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维的制备方法，该载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维由静电纺聚氨酯微米纤维和纳米细菌纤维素原位交织而成，所述的微纳纤维表面遍布着通过多巴胺螯合固定的铜离子Cu<supgt;2+</supgt;；所述静电纺聚氨酯微米纤维的直径为0.4～1.1μm，所述纳米细菌纤维素的直径为55～60nm。将本发明专利技术所述的制备方法制备得到的所述微纳纤维用于心瓣膜基质材料。本发明专利技术先制备微纳纤维后在微纳纤维表面螯合Cu<supgt;2+</supgt;，通过仿生微纳纤维结构与纤维表面铜离子原位催化产生生理当量NO二者共同作用，从而获得具有优异的抗凝血性能的载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种载铜微纳纤维，尤其涉及一种在微纳纤维表面螯合铜离子的聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维心瓣膜基质材料。

技术介绍

1、心血管疾病(cvd)目前是全球范围内的主要死亡原因，而瓣膜性心脏病(vhd)是近年来发病率较高的一类cvd。瓣膜置换术是严重心脏瓣膜病患者的主要治疗手段，然而瓣膜置换材料在临床应用时会暴露一些不可忽视的问题，如在植入后的一段时间有一定几率发生晚期血栓问题，因此，制备一种具有优异抗凝血性能的心瓣膜基质材料势在必行。

2、为此，研究人员付出了大量的心血研发具有优异抗凝血性能的心瓣膜基质材料。总体而言，结构决定性能，解剖学研究表明心脏瓣膜是一种由致密的结缔组织相互交织而成的结构(以抵抗撕裂)，且多由亚微米和纳米纤维所组成。这预示着微纳结构本身就具有良好的抗凝血和促内皮化能力。研究表明，微纳纤维可以调控血浆蛋白行为，抑制凝血因子激活，大幅减少血小板黏附与激活，延长凝血时间，降低溶血率，微纳结构利于内皮细胞的黏附，促进内皮细胞增殖。然而，仅构建仿生微纳结构，并不足以达到理想的快速促内皮，抗凝血效果。

3、另一方面，心血管介入材料表面的抗凝血修复策略主要是建立含有一定生物活性物质的抗凝血活性表面，比如构建no释放涂层等。no释放涂层的构建可以通过表面负载具有原位催化能力的铜离子，从而催化内源性s-亚硝基硫醇(rsno)以受控方式原位释放一氧化氮(no)来模拟内皮功能。产生的no将反馈给内皮细胞以增强迁移/增殖，激活的no-环鸟苷酸单磷酸酯(cgmp)途径进一步抑制血小板粘附/激活。

<p>4、在微纳纤维方面，已经有快速制备的方法，例如：公布号为cn108273130a，公布日为2018年7月13日的中国专利文献中公开了一种三维微纳纤维复合支架及制备方法，该支架由分布均匀的微米纤维素和纳米细菌纤维素相互交织和贯穿的三维网状结构构成。其制备过程主要包括：以静态培养法制备的纳米细菌纤维支架为基底，采用膜液界面培养法获得一种微米纤维与纳米纤维相互交织、均匀分布的三维微纳纤维复合支架。

5、铜离子与多巴胺等酚类化合物结合制备no释放涂层的技术也被开发，例如：公布号为cn115607728a，公布日为2023年1月17日的中国专利文献中公开了一种长期催化释放一氧化氮且抗凝血的涂层及其制备方法，该涂层以金属基生物材料为基层，包括锐钛矿型tio2纳米管层、金属离子层、多巴胺层和赖氨酸/肝素/硒代胱胺组合层，涂层的制备方法主要为：以金属基生物材料作为阳极，采用电化学氧化的方法在其表面制备规则的tio2纳米管层，热处理后，再依次置于多巴胺溶液和赖氨酸/肝素/硒代胱胺的混合溶液中沉积反应，即得涂层。

6、迄今为止，还没有一种技术，将微纳纤维和铜离子涂层结合共同作用维持抗凝作用。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本专利技术提供一种可快速构建的载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维的制备方法，本专利技术先合成聚氨酯，然后通过静电纺丝制备微米纤维，再以膜液界面培养，制备微纳纤维，利用多巴胺溶液在纤维表面制备载铜涂层，将微纳纤维和铜离子抗凝效果结合，成功制备具有优异抗凝血效果的聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维心瓣膜基质材料。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维的制备方法，该载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维由静电纺聚氨酯微米纤维和纳米细菌纤维素原位交织而成，所述的微纳纤维表面遍布着通过多巴胺螯合固定的铜离子cu2+；所述静电纺聚氨酯微米纤维的直径为0.4～1.1μm，所述纳米细菌纤维素的直径为55～60nm。具体步骤如下：

3、步骤1)静电纺丝制备聚氨酯微米纤维膜：配置浓度为15～25％的聚氨酯纺丝液，通过静电纺丝获得孔隙为4.5±2.5μm的聚氨酯微米纤维膜；

4、步骤2)制备聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维膜：采用膜液界面培养法制备厚度为1.5mm的细菌纤维素基底膜；然后，通过静态原位培养获得聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维膜；

5、步骤3)微纳纤维表面螯合cu2+：用ph为8.5的缓冲液溶解含铜化合物和多巴胺制备cu2+浓度为25～500μm的共混液，将步骤2中所得微纳纤维膜浸渍在该共混液中，避光进行表面反应螯合cu2+，反应时间为3～6h，搅拌速率100～300rpm；反应结束后用去离子水冲洗3遍，冷冻干燥，得到载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维。

6、进一步地，本专利技术所述的制备方法，其中：

7、步骤1)中，静电纺丝的参数为：纺丝湿度为30～40％，纺丝温度为20～25℃，纺丝溶液流速为0.010～0.012ml/min，纺丝电压为10～15kv，接收距离为16～20cm，滚筒转速为50～400rpm，纺丝时间为8h。所述纺丝溶液所用的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷中的一种。

8、步骤2)中，通过静态原位培养获得聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维膜的过程是：将步骤1所得聚氨酯微米纤维膜超声20～60min，然后铺在细菌纤维素基底膜静置3h；在聚氨酯微米纤维膜上加入细菌纤维素培养基，原位培养1～3天即可得到初始微纳纤维膜；将维纳纤维膜取出置于60～80℃去离子水中搅拌加热，每隔1h换一次水，重复4～5次；加入质量分数为5％的naoh溶液，纯化至材料呈现纯白色；最后用去离子水反复清洗至材料呈中性，除去基底膜获得聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维膜。

9、步骤3)中，所述含铜化合物为cuso4·5h2o和cucl2中的至少一种。

10、步骤3)中，所述共混液中所述多巴胺的摩尔浓度为0.1～1mg/ml，优选地，所述多巴胺的摩尔浓度为0.1mg/ml。

11、本专利技术所述制备方法制备得到的载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维，其no释放速率为3.90±0.85×10-10molcm-2min-1；力学性能测试的结果是拉伸强度为5.63±0.66mpa，杨氏模量为8.40±0.87mpa，断裂伸长率为271.8±45.2％；所述生物相容性评价第五天细胞增殖cck-8值为2.63±0.13，溶血实验和静态凝血结果包括溶血率为0.20±0.06％，血浆凝血酶原时间(pt)为52.47±1.71s，血浆凝血酶时间(tt)为58.57±0.71s，活化部分凝血活酶时间(aptt)为106.74±1.41s。

12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

13、本专利技术制备所得的载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维由微米纤维与纳米纤维相互交织而成，先制备微纳纤维后在微纳纤维表面螯合cu2+，通过仿生微纳纤维结构与纤维表面铜离子原位催化产生生理当量no二者共同作用，从而获得具有优异的抗凝血性能的载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维。所述的良好抗凝血性能和促内皮性能是仿生微纳纤维结构与纤维表面铜离子原位催化产生生理当量no二者共同作用的结果，本专利技术的微纳纤维可以用于心瓣膜基质材料。

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【技术保护点】

1.一种载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维的制备方法，其特征在于，该载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维由静电纺聚氨酯微米纤维和纳米细菌纤维素原位交织而成，所述的微纳纤维表面遍布着通过多巴胺螯合固定的铜离子Cu2+；所述静电纺聚氨酯微米纤维的直径为0.4～1.1μm，所述纳米细菌纤维素的直径为55～60nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，静电纺丝的参数为：纺丝湿度为30～40％，纺丝温度为20～25℃，纺丝溶液流速为0.010～0.012mL/min，纺丝电压为10～15kV，接收距离为16～20cm，滚筒转速为50～400rpm，纺丝时间为8h。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纺丝溶液所用的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷中的一种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，通过静态原位培养获得聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维膜的过程如下：

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述共混液中所述多巴胺的摩尔浓度为0.1～1mg/mL。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述共混液中所述多巴胺的摩尔浓度为0.1mg/mL。

9.一种根据权利要求1-8任一所述制备方法制备得到的载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维，其特征在于，所述微纳纤维的NO释放速率为3.90±0.85×10-10molcm-2min-1；力学性能测试的结果是拉伸强度为5.63±0.66MPa，杨氏模量为8.40±0.87MPa，断裂伸长率为271.8±45.2％；所述生物相容性评价第五天细胞增殖CCK-8值为2.63±0.13，所述溶血实验和静态凝血结果包括溶血率为0.20±0.06％，血浆凝血酶原时间(PT)为52.47±1.71s，血浆凝血酶时间(TT)为58.57±0.71s，活化部分凝血活酶时间(APTT)为106.74±1.41s。

10.一种载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维的应用，其特征在于，将如权利要求9所述的微纳纤维用于心瓣膜基质材料。

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【技术特征摘要】

1.一种载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维的制备方法，其特征在于，该载铜聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维由静电纺聚氨酯微米纤维和纳米细菌纤维素原位交织而成，所述的微纳纤维表面遍布着通过多巴胺螯合固定的铜离子cu2+；所述静电纺聚氨酯微米纤维的直径为0.4～1.1μm，所述纳米细菌纤维素的直径为55～60nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，静电纺丝的参数为：纺丝湿度为30～40％，纺丝温度为20～25℃，纺丝溶液流速为0.010～0.012ml/min，纺丝电压为10～15kv，接收距离为16～20cm，滚筒转速为50～400rpm，纺丝时间为8h。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纺丝溶液所用的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷中的一种。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，通过静态原位培养获得聚氨酯/细菌纤维素微纳纤维膜的过程如下：

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述含铜化合物为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全超，凌少强，黄志武，时建，康国立，万怡灶，应志莉，李守财，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：

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