一种纳米纤维多孔海绵及其制备方法和应用

本发明涉及生物医学材料，特别涉及一种纳米纤维多孔海绵及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在组织工程与再生医学领域，兼具多孔结构与生物可降解特性的高分子生物支架是创面修复与骨组织再生的理想核心载体。其中，生物支架的多孔结构具备有效保障细胞营养传输、促进组织血管化进程，为细胞增殖、迁移以及新生组织成型提供良好的空间环境的优势。同时，生物可降解材料由于在生物体内可经水解、酶解等途径，逐渐降解成低分子量化合物或单体，被排出体外或参加机体正常代谢，目前已被广泛应用于药物释放载体、手术缝合线、外科手术及组织修复材料等各个方面，成为当前生物医用高分子的一个重要分支。

2、当前的商用海绵支架仍存在孔径偏大、比表面积偏低、降解速率难以调控等问题。已公开专利cn122182845a开发了一种高强湿黏附组织粘合剂压片，通过无定形粉末构建分级孔隙结构，显著提升了材料的组织粘附与止血能力，却依旧摆脱不了局部致密无孔的结构缺陷，无法支撑细胞长入与组织再生。而已公开专利cn121943782a提出了一种芦荟海绵支架，其虽可依靠孔隙与亲水性吸收创面渗液和菌液，但由于支架孔径偏大、比表面积不足，且缺少纳米拓扑结构，难以起到高效细胞粘附作用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的纳米纤维多孔海绵及其在生物医用领域的用途。

2、本发明的另一目的是提供一种上述聚对二氧环己酮基纳米纤维多孔海绵的制备方法。

3、为此，本发明技术方案如下：

4、一种纳米纤维多孔海绵的制备方法，其制备步骤为：

5、1）按照聚对二氧环己酮与壳聚糖的重量比为1:1，将3wt%~8wt%的聚对二氧环己酮溶液加入至2wt%~5wt%的壳聚糖溶液中；再按照聚对二氧环己酮溶液与氯化钠溶液的体积比为1:1.5，将3wt%~5wt%的氯化钠溶液加入至壳聚糖溶液中，混合均匀后，制得混合前驱液；

6、2）将混合前驱液在8000rpm-12000rpm的转速下进行均质乳化，得到纳米纤维海绵前驱液；

7、3）将纳米纤维海绵前驱液置于-50℃~-20℃，以冷冻成型为冰态海绵块；

8、4）常温下，将冰态海绵块浸入至交联用溶液中，经充分交联反应，制备得到湿润海绵块；

9、5）对湿润海绵块依次进行去离子水反复浸泡冲洗和冷冻干燥处理，制备得到纳米纤维多孔海绵。

10、该纳米纤维多孔海绵首先将聚对二氧环己酮溶液、壳聚糖溶液和氯化钠溶液按照特定比例复配为混合前驱液，经冷冻成型为冰态海绵块后，再于常温下置于交联用溶液中引发交联反应，利用霍夫迈斯特效应制备得到具有纳米纤维多孔结构的壳聚糖交联聚合物，即纳米纤维多孔海绵；其中，聚对二氧环己酮以微球形式存在，并均匀镶嵌在纳米纤维多孔结构；并且，由于壳聚糖交联聚合物中的纳米纤维孔径尺寸不一、聚对二氧环己酮微球尺寸不一，使纳米纤维多孔海绵中的纳米纤维孔道呈各向多级贯通，使该纳米纤维多孔海绵不仅具有高比表面积和高孔隙率，并且具有纳米纤维拓扑结构。

11、在上述步骤1）中，聚对二氧环己酮溶液通过将粘均分子量为1×104~1×106的聚对二氧环己酮溶解于六氟异丙醇中制备得到。

12、在上述步骤1）中，壳聚糖溶液通过将脱乙酰度≥95%的壳聚糖溶解在由体积比为(130~140):1的冰乙酸和水配制的混合溶液中制备得到。

13、在上述步骤1）中，氯化钠溶液通过将氯化钠溶解于水中配制得到。

14、在上述步骤2）中，均质乳化时间为3min~8min。

15、在上述步骤3）中，冰态海绵块的冷冻成型时间为2h~5h。

16、在上述步骤4）中，交联用溶液由2wt%~6wt%柠檬酸钠水溶液和4wt%~10wt%氯化钠水溶液按照体积比1:2配制而成。

17、在该步骤中，交联用溶液除了提供交联环境外，还用于保持冰态海绵块在常温交联反应过程中的形状保持。根据本发明的一些实施例，当将柠檬酸钠水溶液和氯化钠水溶液的浓度调低，则在交联反应过程中冰态海绵块容易发生坍塌，导致成型效果不佳，而当将二者的浓度调高，则会在交联反应过程中冰态海绵块会出现“鸡蛋壳效应”，即外表面快速交联，而内部交联反应较慢，导致纳米纤维多孔海绵性能变差。

18、在上述步骤4）中，交联反应时间6h~12h。

19、在上述步骤5）中，冷冻干燥处理的温度为-80℃~-40℃、压力为0.1mbar~1mbar，时间为24h-48h。。

20、一种采用上述制备方法制备得到的纳米纤维多孔海绵。该纳米纤维多孔海绵具备各向多级贯通纳米纤维多孔结构，拥有高比表面积、高孔隙率；其中均匀镶嵌的聚对二氧环己酮微球作为刚性支撑骨架可抑制孔道受压塌陷，同时细化分级孔隙，提升了材料毛细渗透能力。

21、该纳米纤维多孔海绵兼具高比表面积、高孔隙率、以及纳米纤维拓扑结构，且其中均匀镶嵌的聚对二氧环己酮微球还能作为刚性支撑骨架可抑制孔道受压塌陷、细化分级孔隙，提升了材料毛细渗透能力。

22、基于此，该纳米纤维多孔海绵可应用于生物医疗组织修复领域，具体包括：利用其优异毛细渗透能力，作为医用敷料使用；或，利用其所具有的结构支撑特性，作为医用生物支架使用。

23、与现有技术相比，该纳米纤维多孔海绵制备方法简单，且效果优异，不仅有效解决传统生物支架孔隙连通性差、仿生度低、适配性弱的问题，且由于复刻了天然纳米纤维胞外基质结构，并具备贯通多孔、高比表面积、可调控降解、高载药改性的优势，为高效、适配性组织修复提供全新材料方案，在医用生物支架制备领域具有良好的应用和推广前景。

1.一种纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，步骤为：

2.根据权利要求1所述的纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，在步骤1）中，聚对二氧环己酮溶液通过将粘均分子量为1×104~1×106的聚对二氧环己酮溶解于六氟异丙醇中制备得到，壳聚糖溶液通过将脱乙酰度≥95%的壳聚糖溶解在由体积比为(130~140):1的冰乙酸和水配制的混合溶液中制备得到；氯化钠溶液通过将氯化钠溶解于水中配制得到。

3.根据权利要求1所述的纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，在步骤2）中，均质乳化时间为3min~8min。

4.根据权利要求1所述的纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，在步骤3）中，冰态海绵块的冷冻成型时间为2h~5h。

5.根据权利要求1所述的纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，在步骤4）中，交联用溶液由2wt%~6wt%柠檬酸钠水溶液和4wt%~10wt%氯化钠水溶液按照体积比1:2配制而成。

6.根据权利要求1所述的纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，在步骤4）中，交联反应时间6h~12h。

7.根据权利要求1所述的纳米纤维多孔海绵制备方法，其特征在于，在步骤5）中，冷冻干燥处理的温度为-80℃~-40℃、压力为0.1mbar~1mbar，时间为24h-48h。

8.一种采用如权利要求1~7中任一项所述的纳米纤维多孔海绵制备方法制备得到的纳米纤维多孔海绵。

9.一种如权利要求8所述的纳米纤维多孔海绵的应用，其特征在于，作为医用敷料使用，或作为医用生物支架使用。