抗菌性聚(ε?己內(nèi)酯)/聚(ε?己內(nèi)酯)?REDV/明膠電紡纖維膜及制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種包載植物源抗菌劑的抗菌性聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜及制備方法，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，心血管疾病成為造成人類死亡的首要原因。采用靜電紡絲成膜技術(shù)，通過調(diào)整電紡參數(shù)，可制得具有纖維直徑為幾百納米和較大的比表面積的電紡纖維膜材料，其在結(jié)構(gòu)上可以模擬細(xì)胞外基質(zhì)，有利于細(xì)胞的粘附，增殖和遷移，可用于心血管重建。

聚(ε-己內(nèi)酯)具有良好的生物相容性和生物可降解性及優(yōu)異的力學(xué)性能，為小口徑人工血管研究的常用材料。但是，聚(ε-己內(nèi)酯)本身不利于細(xì)胞的粘附并且具有較慢的降解速度，在應(yīng)用上具有諸多限制(dashtk,konkimallavb.poly-ε-caprolactonebasedformulationsfordrugdeliveryandtissueengineering:areview.j.control.release,2012,158:15-33)。明膠來源于天然膠原的部分水解，含有整合蛋白結(jié)合位點(diǎn)，能夠促進(jìn)細(xì)胞的粘附，并具有較快的降解速度，能夠彌補(bǔ)聚(ε-己內(nèi)酯)的缺點(diǎn)(jiangyc,jiangl,huanga,etal.electrospunpolycaprolactone/gelatincompositeswithenhancedcell-matrixinteractionsasbloodvesselendotheliallayerscaffolds.mat.sci.eng.c,2017,71:901-908)。然而，小口徑人工血管植入體內(nèi)，易產(chǎn)生再狹窄和細(xì)菌感染，從而導(dǎo)致血管重建失敗。人工血管材料表面快速內(nèi)皮化能夠抑制再狹窄的發(fā)生，同時(shí)賦予材料抗菌性能，則能夠預(yù)防細(xì)菌感染。

精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-纈氨酸(arg-glu-asp-val，redv)短肽存在于纖維連接蛋白的iii-cs區(qū)域，含有該序列的合成肽能夠特異性地結(jié)合血管內(nèi)皮細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)快速內(nèi)皮化(renx,fengy,guoj,etal.surfacemodificationandendothelializationofbiomaterialsaspotentialscaffoldsforvasculartissueengineeringapplications.chem.soc.rev.,2015,44:5680-5742)。從植物中提取的天然酚類化合物丁香酚具有優(yōu)異的廣譜抗菌性能和極低的毒副作用，且不易產(chǎn)生耐藥性。本發(fā)明將本課題組之前合成的聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(公開號(hào)cn106729976a)與聚(ε-己內(nèi)酯)和明膠進(jìn)行共混電紡，同時(shí)包載丁香酚，制備具有加快材料表面內(nèi)皮化和抗菌雙重功能的電紡纖維膜材料，該項(xiàng)工作目前未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌性聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜及制備方法。采用靜電紡絲成膜技術(shù)，使制得的纖維膜具備加快材料表面內(nèi)皮化和抗菌的雙重功能。一方面，利用低分子量聚(ε-己內(nèi)酯)-redv在電紡過程中向表面的遷移，實(shí)現(xiàn)redv短肽促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附和增殖的功能；另一方面，以聚(ε-己內(nèi)酯)/明膠為載藥體系，包載植物源抗菌劑，利用明膠快速的降解速度，實(shí)現(xiàn)纖維膜中植物源抗菌劑由快到慢的釋放行為，這樣使纖維膜既能在植入初期快速抵御細(xì)菌感染，又能維持持久的抗菌性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種包載植物源抗菌劑的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜，其特征在于纖維膜是由直徑為200-1200nm的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠纖維和包載在纖維內(nèi)部的植物源抗菌劑構(gòu)成的厚度為50-150μm的纖維膜。

所述的包載植物源抗菌劑的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜，其特征在于所述的電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-80wt％，聚(ε-己內(nèi)酯)-redv的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-50wt％，明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-30wt％，而植物源抗菌劑的量占上述聚合物總量的5-50wt％。

所述的包載植物源抗菌劑的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv和明膠溶于三氟乙醇中，室溫下攪拌溶解，向上述溶液中滴加冰醋酸并攪拌溶液至均相澄清，然后加入5-50wt％的植物源抗菌劑，混合均勻形成濃度為100-200mg/ml的聚合物/三氟乙醇溶液；

2)將配制好的溶液置于注射器內(nèi)，使用單道注射泵，在電壓為10-15kv，接收距離為15-20cm，流量為0.4-0.8ml/h條件下進(jìn)行電紡，得到厚度為50-150μm的包載植物源抗菌劑的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜。

所述1)中的聚(ε-己內(nèi)酯)的數(shù)均分子量為(5-12)×10⁴，聚(ε-己內(nèi)酯)-redv的數(shù)均分子量為(1-5)×10⁴，按照公開號(hào)cn106729976a專利中的方式合成。

所述1)中的植物源抗菌劑為丁香酚。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過靜電紡絲的方法制備聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠電紡纖維膜，制備過程簡單，所用的聚(ε-己內(nèi)酯)與明膠具有良好的生物相容性和生物可降解性，包載的植物源抗菌劑廉價(jià)易得，毒性低且具有優(yōu)異的抗菌性能；電紡過程中遷移到表面的redv短肽能夠促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和增殖；聚(ε-己內(nèi)酯)與明膠不同的降解速度可調(diào)控植物源抗菌劑的釋放速度，使纖維膜既能在植入初期快速抵御細(xì)菌感染，又能維持持久的抗菌性能，還可設(shè)計(jì)不同的載藥量來滿足不同的應(yīng)用需要；因此，制得的纖維膜具有加快材料表面內(nèi)皮化與抗菌的雙重功能，在與心血管疾病相關(guān)的生物醫(yī)用材料中具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1條件下制得的含有丁香酚的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠抗菌性電紡纖維膜的掃描電子顯微鏡照片。

圖2為實(shí)施例1條件下制得的含有丁香酚的聚(ε-己內(nèi)酯)/聚(ε-己內(nèi)酯)-redv/明膠抗菌性電紡纖維膜接觸培養(yǎng)e.coil和s.aurseus后的平板菌落圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施案例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述，以下實(shí)施案例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，并不限制本發(fā)明的適用范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40wt％、30wt％、30wt％，丁香酚占上述聚合物總量的30wt％。

稱取300mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝8×10⁴)，225mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝3×10⁴)，225mg明膠溶解于5ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入225mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為12kv、流量為0.6ml/h、接收距離為18cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過8h后收集到纖維直徑為500nm-800nm，厚度為50μm的纖維膜

圖1顯示出得到的電紡纖維形貌良好，無珠絲等缺陷；圖2顯示出該電紡膜接觸培養(yǎng)e.coil和s.aureus后長成的菌落小且稀疏，經(jīng)計(jì)算對e.coil的抑菌率為71.9％，對s.aureus的抑菌率為85.5％；經(jīng)測試內(nèi)皮細(xì)胞在該電紡膜上培養(yǎng)3、6、9天后的增殖結(jié)果為od460＝0.55、0.74、0.92。

實(shí)施例2

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為80wt％、10wt％、10wt％，丁香酚占上述聚合物總量的5wt％。

稱取400mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝12×10⁴)，50mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝1×10⁴)，50mg明膠溶解于5ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入25mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為10kv、流量為0.4ml/h、接收距離為15cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過12h后收集到纖維直徑為200nm-500nm，厚度為50μm的纖維膜。

實(shí)施例3

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70wt％、20wt％、10wt％，丁香酚占上述聚合物總量的20wt％。

稱取700mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝5×10⁴)，200mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝5×10⁴)，100mg明膠溶于10ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入200mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為15kv，流量為0.8ml/h，接收距離為20cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過12h后收集到纖維直徑為200nm-500nm，厚度為100μm的纖維膜。

實(shí)施例4

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為50wt％、35wt％、15wt％，丁香酚占上述聚合物總量的25wt％。

稱取750mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝8×10⁴)，525mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝3×10⁴)，225mg明膠溶于15ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入375mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為12kv，流量為0.6ml/h，接收距離為18cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過24h后收集到纖維直徑為200nm-500nm，厚度為150μm的纖維膜。

實(shí)施例5

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為35wt％、40wt％、25wt％，丁香酚占上述聚合物總量的15wt％。

稱取262.5mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝12×10⁴)，300mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝1×10⁴)，187.5mg明膠溶于5ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入112.5mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為10kv，流量為0.8ml/h，接收距離為20cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過6h后收集到纖維直徑為500nm-800nm，厚度為50μm的纖維膜。

實(shí)施例6

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為45wt％、30wt％、25wt％，丁香酚占上述聚合物總量的35wt％。

稱取675mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝5×10⁴)，450mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝5×10⁴)，375mg明膠溶于10ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入525mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為15kv，流量為0.4ml/h，接收距離為15cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過24h后收集到纖維直徑為500nm-800nm，厚度為100μm的纖維膜。

實(shí)施例7

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為60wt％、25wt％、15wt％，丁香酚占上述聚合物總量的40wt％。

稱取1350mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝8×10⁴)，562.5mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝1×10⁴)，337.5mg明膠溶于15ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入900mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為15kv，流量為0.6ml/h，接收距離為18cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過24h后收集到纖維直徑為500nm-800nm，厚度為150μm的纖維膜。

實(shí)施例8

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30wt％、45wt％、25wt％，丁香酚占上述聚合物總量的45wt％。

稱取300mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝5×10⁴)，450mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝5×10⁴)，250mg明膠溶于5ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入450mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為15kv、流量為0.6ml/h、接收距離為15cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過8h后收集到纖維直徑為800nm-1200nm，厚度為50μm的纖維膜。

實(shí)施例9

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65wt％、15wt％、20wt％，丁香酚占上述聚合物總量的50wt％。

稱取1300mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝8×10⁴)，300mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝3×10⁴)400mg明膠溶于10ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入1000mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為10kv、流量為0.6ml/h、接收距離為15cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過16h后收集到纖維直徑為800nm-1200nm，厚度為100μm的纖維膜。

實(shí)施例10

本實(shí)施例電紡纖維中聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(ε-己內(nèi)酯)-redv、明膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20wt％、50wt％、30wt％，丁香酚占上述聚合物總量的10wt％。

稱取600mg聚(ε-己內(nèi)酯)(mn＝12×10⁴)，1500mg聚(ε-己內(nèi)酯)-redv(mn＝1×10⁴)，900mg明膠溶于15ml三氟乙醇中，并滴加冰醋酸攪拌至溶液均相澄清，然后加入300mg的丁香酚，混合均勻；將溶液置于注射器中，使用單道注射泵電紡裝置，在電壓為12kv、流量為0.8ml/h，接收距離為18cm條件下進(jìn)行電紡，經(jīng)過18h后收集到纖維直徑為800nm-1200nm，厚度為150μm的纖維膜。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。