核-壳结构壳聚糖_聚乙烯醇-聚碳酸亚丙酯超细纤维的制备

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1、万方数据第5期2008年5月高分子’学报AC7rAPOI—MERICASINICANo．5May。2008核．壳结构壳聚糖／聚乙烯醇．聚碳酸亚丙酯超细纤维的制备’靳钰聂俊周应山杨冬芝“(北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室北京化T大学北京100029)摘要利用同轴电纺丝技术制备出具有核．壳结构的壳聚糖，聚乙烯醇．聚碳酸亚丙酯电纺丝纤维，考察了溶剂复配对成纤的影响，采用扫描电镜和透射电镜对纤维的形貌、结构、直径分布等进行了探索，并在优化的工艺条件下，将羟基磷灰石负载在内层结构中．研究表明，采用氯仿，

2、7

3、＼r，Ⅳ．二甲基甲酰胺(1，1)复配溶剂可有效避免聚合物溶液在喷丝121处的凝结现象．同单纺纤维相比，核壳结构的纤维直径分布较宽，纤维壳层和核层界限清晰；红外谱图分析证明羟基磷灰石可负载在纤维的核结构中．关键词静电纺丝，核．壳结构，壳聚糖，聚碳酸亚丙酯近年来，对静电纺丝装置的改进使静电纺丝技术得到了迅速发展，同轴静电纺丝就是其中一种．2003年，Sun⋯等最早通过同轴静电纺丝技术制备出核壳结构的纳米纤维，对内外层纺丝液同时施加高压，使得喷出的两层液体为同心分层流，由于纺丝过程中两种液体在喷口处汇合的时间很

4、短，加上聚合物液体的扩散系数较低，芯层和表层液体在固化前不会混合在一起，从而固化形成核．壳结构纳米纤维．核．壳结构的电纺丝的优势在于：首先，解决了某些不能单纺的聚合物的纳米纤维的制备难题，如聚乙烯醇／聚苯胺(PVA／PAni)同轴共纺，解决了PAni不能单纺的难题心1；其次，可以获得中空结构的纳米纤维，如Ignaeio等b3将一种四乙基正硅酸盐(TEOS)溶胶作为外层溶液，以橄榄油或甘油作为内层模板，利用同轴纺丝技术制备出直径为500nm纤维管；另外，核．壳结构电纺丝可以在内层负载某些药物和生物活性因子，

5、作为药物缓释载体及组织工程支架，如将牛血清白蛋白FITC．BSA负载在内层纺丝液体中，以疏水性聚己内酯PCL为外层，核壳结构微纳米纤维PCL-r-FITC．BSA／PEG可以明显的缓解FITC．BSA在释放初期的突释现剩4。．目前，国内已有很多关于利用普通电纺丝技术制备组织工程支架等生物医用材料的报道b’61，但鲜见有关利用同轴电纺技术制备出芯层含有生物活性物质的微纳米纤维材料方面的研究报道．壳聚糖(CS)是世界上产量仅次于纤维素的第二大天然高分子，具有良好的生物相容性、降解性，特别是其分子链具有聚阳离子

6、电解质特性，使其在作为负载药物等生物活性分子等方面具有独特的优势，因此我们将CS作为内层基质的主体，但由于纯壳聚糖电纺成纤性极差，而且脆性很高，因此，我们采用成纤性好、与CS相容性好、已经在生物材料领域广泛应用的聚乙烯醇(PVA)作为其添加物，改善内层溶液的成纤性以及力学性能，对CS／PVA的共纺我们曾经作了系统研究¨疆1，本文选用CS／PVA作为内层基质；外层基质选用疏水性聚酯．聚碳酸亚丙酯(PPC)，PPC是一种以二氧化碳和环氧丙烷为原料制备的一种新型可降解脂肪族聚酯"]，本文利用同轴电纺技术制备出了

7、CS／PVA(core)一PPC(shell)纤维，并进一步在内层负载生物活性物质羟基磷灰石(HAp)，为同轴静电纺丝技术在药物缓释和组织工程支架领域的应用提供了一种新的思路．1实验部分1．1原材料cs，M。=1×105，DA85％，浙江金壳生物化学有限公司生产；PVA，聚合度3500，醇解度88％，日本可乐丽公司生产；PPC，分子量为7x105，内蒙古蒙西集团提供；纳米级HAp，国药集团上海化学试剂有限公司生产；氯仿(CHCl3)和Ⅳ，Ⅳ一二甲*2007—07—26收稿，2007-11-07修穑；**通

8、讯联系人，E-mail：yangdz@mil．buct．edu．en410万方数据5期靳钰等：核．壳结构壳聚糖，聚乙烯醇．聚碳酸亚丙酯超细纤维的制备411基甲酰胺(DMF)均为分析纯，北京化工厂生产．1．2实验装置自制的同轴电纺丝装置．如图1所示，高压静电发生器(BGCA一21，北京机电院高压技术研究所)提供正电高压，流量泵(WZS．50FZ，浙江大学医学仪器有限公司)可以分别控制内外层溶液的流速，16荐和8#的不锈钢制注射器针头分别作为外层和内层的喷丝口，产物用接地的铝箔接收．Fig．1Experime

9、ntalset-upofeo-eleetroopinningforCOle—shellsWuctur_enanofiberspreparation1．3纤维的制备内层纺丝液的制备如文献[7]所述，将7wt％的CS浓醋酸水溶液与10wt％PVA水溶液按(CS／PVA质量比70／30)比例混合均匀；将PPC按20wt％分别溶解在体积比依次为10／0，7／3，1／1，3／7以及0／10的CHCl，／DMF混合溶剂中，单独纺丝进行研究