專利名稱：一種可降解中空纖維膜及其應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于纖維膜及其應用領(lǐng)域，特別涉及一種可降解中空纖維膜及其應用。
背景技術(shù)：
從二十世紀初開始，隨著可靠的聚合方法的發(fā)現(xiàn)，以及高分子理論，物理和工程技術(shù)的巨大進展，導致并推動了一場材料革命，這場革命對人類歷史的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。塑料、纖維和橡膠等高分子材料的使用給人們的生活帶來了極大的便利。但與此同時， 這些材料在使用后廢棄所造成的環(huán)境污染也是非常嚴重的，這引起了世界各國的普遍重視。為了減輕廢棄高分子材料對環(huán)境的污染，現(xiàn)今對可降解材料的開發(fā)力度正逐步加強。世界各國，越來越多的研究機構(gòu)和公司都投入了很大的力量來發(fā)展和生產(chǎn)可降解的高分子材料。聚碳酸丁二醇酯(PBC)是一種于20世紀末合成的新型聚酯材料，但當時并未引起足夠的重視。直到日益強調(diào)環(huán)境保護意識的今天，國內(nèi)已有公司開始生產(chǎn)這種材料。PBC材料具有熔體強度高、加工成型性好、材料強度好、降解周期相對較短等優(yōu)點。同時，可降解生物醫(yī)用材料的研究開發(fā)也是近年來的熱點，人們一直希望能夠得到更多可在預期時間內(nèi)起到醫(yī)用功效同時在體內(nèi)降解的材料，希望以此來避免二次手術(shù)帶來的痛苦。聚碳酸丁二醇酯目前主要用來制備一些塑料制品，特別是可降解地膜等。但基于其良好的生物相容性和可降解性，這種材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域，特別是組織工程方面的應用前景非常良好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可降解中空纖維膜及其應用，該中空纖維膜力學強度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)，可以在組織工程中作為人造血管修復材料、導管支架材料使用，且該纖維膜制備方法操作簡單，成本低，對設(shè)備要求不高， 可規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明的一種可降解中空纖維膜，該纖維膜由聚碳酸丁二醇酯(PBC)組成，其中聚碳酸丁二醇酯的分子量為I萬 25萬；中空纖維膜的外徑為0. I 50mm，內(nèi)徑為0. I 50mm,微孔孔徑為0. Olum Imm,孔隙率為5% 95%,長度為0. 01 10m。本發(fā)明的一種可降解中空纖維膜在組織工程中作為人造血管修復材料、導管支架材料或者其它醫(yī)學應用。本發(fā)明的一種可降解中空纖維膜應用于含水酒精的精餾。所述可降解中空纖維膜如附圖5所示。該可降解中空纖維膜的制備方法，包括(I)將聚碳酸丁二醇酯PBC與致孔劑加入到高溫揮發(fā)溶劑中，加熱攪拌，待完全溶解后，經(jīng)過濾、脫泡得到紡絲原料液；其中PBC質(zhì)量分數(shù)為10 60%，致孔劑質(zhì)量分數(shù)為 0. 05 30% ；(2)將上述紡絲原料液加熱至25 60°C，然后用紡制中空纖維的專用噴絲頭擠出，采用干-濕法或濕法紡絲工藝固化成型，即得可降解中空纖維膜。步驟⑴中所述的高溫揮發(fā)溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、N，N- 二甲基乙酰胺(DMAc)、乙酸、四氫呋喃(THF)、二甲亞砜(DMSO)、乙酸乙酯、丙酮中的一種或幾種。步驟(I)中所述的致孔劑為水溶性致孔劑，為聚合物致孔劑或無機顆粒致孔劑； 聚合物致孔劑為淀粉、海藻酸鈉、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥甲基殼聚糖、明膠、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚乙烯亞胺或聚乙烯基吡咯烷酮；無機顆粒致孔劑為鈉鹽、鉀鹽、鐵鹽或鎳鹽，其粒徑小于5 Pm。步驟(2)中所述的干-濕法紡絲，其工藝參數(shù)為空氣層高度0.5 20cm，凝固浴溫度0 40°C;其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在惰性氣體保護下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。步驟⑵中所述的濕法紡絲，其工藝參數(shù)為凝固浴溫度0 40°C;其拉伸為I 3級，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為10 40°C，拉伸倍數(shù)為I 10倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在惰性氣體保護下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。步驟(2)中所述的加熱是在具有加熱保溫功能的料筒種加熱，所述的具有加熱保溫功能的料筒采用外設(shè)線圈加熱或內(nèi)置芯管加熱。步驟(2)中所述的紡制中空纖維的專用噴絲頭的成芯方式為液壓成芯、氣壓成芯或固體模具成芯。所述噴絲頭及料筒如附圖1、2、3、4所示。本發(fā)明的制備方法中，通過添加致孔劑來制備膜孔隙率與孔徑；本發(fā)明制備的中空纖維膜具有力學強度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)的優(yōu)點，可以在組織工程中作為人造血管修復材料、導管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面及醫(yī)學外的其他領(lǐng)域。本發(fā)明采用聚碳酸丁二醇酯作為制備中空纖維膜的材料，該材料具有良好的生物相容性、生物可降解性和優(yōu)良的力學性能，制得的中空纖維膜適合組織工程種子細胞吸附和生長，對周圍組織環(huán)境無副作用，降解產(chǎn)物無毒無害，易于排出體外，因此可以在組織工程中作為人造血管修復材料、導管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面。本發(fā)明能夠批量制備不同內(nèi)徑、壁厚、長度和孔隙率的中空纖維膜；由于制備方法中的加熱溫度在聚碳酸丁二醇酯的熔點以下，因此這種方法屬于低溫熱致相分離法。本發(fā)明將一種新型可降解生物材料聚碳酸丁二醇酯制備成為中空纖維膜，并將該纖維膜作為人造血管修復材料和導管支架材料應用于生物醫(yī)用領(lǐng)域，為組織工程引入了一種新型可降解聚合物材料。本發(fā)明的中空纖維膜采用一種新型聚酯材料聚碳酸丁二醇酯制備，將一種主要用于塑料領(lǐng)域的聚酯材料引入到醫(yī)用領(lǐng)域，擴大了聚碳酸丁二醇酯的用途。有益效果
(I)本發(fā)明制備的中空纖維膜力學強度好、表面光滑度佳、內(nèi)部孔隙率可控、孔徑可調(diào)，且降解周期相對較短，降解產(chǎn)物對人體無毒無害，易于排出；(2)本發(fā)明的制備方法采用聚碳酸丁二醇酯作為制備中空纖維膜的材料，操作簡單，成本低，對設(shè)備的要求不高，可規(guī)?；a(chǎn)；(3)本發(fā)明的中空纖維膜可以在組織工程中作為人造血管修復材料、導管支架材料使用，也可用于除組織工程以外的生物醫(yī)用領(lǐng)域的其他方面及醫(yī)學外的其他領(lǐng)域，是一種非常具有潛力的可降解聚酯材料。


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具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例I(I)將分子量為60000的聚碳酸丁二醇酯(PBC)粉碎烘干后加入分子量為8000的聚乙二醇(PEG)，將混合后的原料加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，加熱到50°C，攪拌溶解制成溶液，該溶液中PBC占總質(zhì)量的20%，PEG占總質(zhì)量的5%，過濾溶液，真空脫泡5h ；(2)將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在50°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用濕法紡絲工藝固化成型，參數(shù)為空氣層高度0cm，凝固浴水，溫度20°C;單級拉伸，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為25°C，拉伸倍數(shù)為I. 5倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，在氮氣保護下烘干，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。中空纖維膜的外徑為5mm,內(nèi)徑為4mm,微孔孔徑為0. 8 y m,孔隙率為80%,長度為5cm。(3)將PBC中空纖維膜應用于缺損長度為5cm、直徑為5mm的外傷性血管缺損修復。探查傷口后阻斷血流，清除創(chuàng)口血塊及異物，用1%。肝素鹽水沖洗血管腔，選擇外徑 5mm、內(nèi)徑4mm、長度5cm、微孔孔徑0. 8 y m、孔隙率80%的PBC中空纖維膜,與缺損端血管進行端端連續(xù)交鎖縫合；縫合傷口后觀察愈合及修復情況，修復成功率100%，I年通暢率達 70%。實施例2(I)將分子量為100000的聚碳酸丁二醇酯(PBC)粉碎烘干后加入分子量為75000 的聚乙烯醇(PVA)，將混合后的原料加入到N，N- 二甲基甲酰胺中，加熱到40°C，攪拌溶解制成溶液，該溶液中PBC占總質(zhì)量的25%，PVA占總質(zhì)量的12%，過濾溶液，真空脫泡7h ；(2)將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在40°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用干-濕法紡絲工藝固化成型，參數(shù)為空氣層高度7cm，凝固浴水，溫度20°C ;其拉伸分2級進行，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為35°C，拉伸倍數(shù)為4 倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，空氣吹風干燥，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。纖維膜外徑4mm,內(nèi)徑3mm,微孔孔徑0. 6 y m,孔隙率90%,長度為50cm。(3)將PBC中空纖維膜應用于缺損長度為2. 5cm的坐骨神經(jīng)缺損修復。以臍帶間充質(zhì)干細胞誘導分化而成的雪旺細胞接種于長度為2. 5cm的PBC中空纖維膜的外部壁上， 將人重組睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子CNTF(ciliary neurotrophic factor)通過芯吸效應進入PBC 中空纖維膜內(nèi)部直徑為3_的空腔和管壁上的孔徑0.6 的微孔中。觀察愈合及坐骨神經(jīng)缺損修復情況，神經(jīng)元誘導率可達60%。實施例3(I)將分子量為150000的聚碳酸丁二醇酯(PBC)粉碎烘干后加入直徑為0. 8 y m 的氯化鈉微粉，將混合后的原料加入到丙酮中，加熱到55°C，攪拌溶解制成溶液，該溶液中 PBC占總質(zhì)量的25%，氯化鈉微粉占總質(zhì)量的2%，過濾溶液，真空脫泡5h ；(2)將紡絲溶液裝入到具有加熱保溫功能的料筒中，保持溫度在50°C，用紡制中空纖維的噴絲頭擠出，采用濕法紡絲工藝固化成型，參數(shù)為噴絲頭與凝固浴間無空氣層， 凝固浴水，溫度10°c;其拉伸分3級進行，溫水浴作為拉伸介質(zhì)，溫水浴溫度為30°C，拉伸倍數(shù)為3倍；然后在溫水中除去溶劑和致孔劑，氮氣吹風干燥，經(jīng)滅菌處理，即得PBC中空纖維膜。纖維膜外徑3. 5mm，內(nèi)徑3mm，微孔孔徑Iii m，孔隙率20%，長度為3cm。(3)將PBC 中空纖維膜應用于含水酒精的精餾。選擇20根外徑3. 5mm、內(nèi)徑3mm、長度28cm微孔孔徑 I U m、孔隙率20%的PBC中空纖維膜組成膜組件作為精餾填料，通過滲透汽化與精餾耦合， 將0. 6mol%的含水酒精進行精餾，控制氣速為40/cm ;先通過滲透汽化將含水酒精濃度提高到95 % (質(zhì)量分數(shù))，計算分離因子60-70，滲透通量為70-80 (m2 h)，總傳質(zhì)系數(shù)隨中空纖維膜組件填充密度的增加而減少；后用恒沸精餾進一步提純到99. 8 (質(zhì)量分數(shù))。
權(quán)利要求
1.一種可降解中空纖維膜，該纖維膜由聚碳酸丁二醇酯PBC組成，其中聚碳酸丁二醇酯的分子量為I萬 25萬；所述的可降解中空纖維膜的外徑為O. I 50mm，內(nèi)徑為O. I 50mm,微孔孔徑為O. Olum Imm,孔隙率為5% 95%,長度為O. 01 10m。
2.—種可降解中空纖維膜在組織工程中作為人造血管修復材料或?qū)Ч苤Ъ懿牧系膽谩?br> 3.—種可降解中空纖維膜應用于含水酒精的精餾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可降解中空纖維膜及其應用，該纖維膜由一種可完全生物降解材料聚碳酸丁二醇酯PBC組成，其中聚碳酸丁二醇酯的分子量為1萬～25萬；該纖維膜應用于組織工程中作為人造血管修復材料和導管支架材料。本發(fā)明所述纖維膜制備方法簡單，能夠批量制得不同內(nèi)徑、壁厚、長度和孔隙率的產(chǎn)品，且該種中空纖維膜力學性能良好，適合細胞生長且降解周期較短，在生物醫(yī)用領(lǐng)域存在非常好的應用前景。
文檔編號B01D69/08GK102580578SQ20121003973
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者盧新坤, 楊慶, 沈新元, 邵成華, 金曉懿 申請人:東華大學