外亲水内亲油或外亲油内亲水核壳纳米纤维的制备方法

摘要

本发明涉及一种内亲水外亲油或内亲油外亲水核壳纳米纤维的制备方法及其用途，其特征在于：所述核壳纳米纤维的核层为可生物降解的聚合物：既可为水溶性聚合物，也可为油溶性聚合物；壳层为可进行紫外光聚合的聚合物：即可为水溶性单体紫外光聚合而成，也可为油溶性单体聚合而成。可以通过控制紫外光聚合单体溶液的浓度、光强等条件来控制壳层的厚度。研究了壳层及核层材料的不同对药物释放的影响。本发明提供的上述核壳纳米纤维材料的方法，工艺过程简单，对于壳层的厚度及药物的释放方面，可控性强。

说明书

技术领域

本发明涉及一种外亲水内亲油或外亲油内亲水核壳纳米纤维的制备方法，属 于功能性纤维的制备技术领域。

背景技术

核壳纳米结构是由一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材 料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构。其外观形貌可以是球状微胶囊，亦 可是纤维状复合膜。核壳结构其形态独特表面结构可设计，可实现表观性状的改 变，可用于表面改性、药物释放、高效过滤材料和生物医学等领域。核壳结构主 要包括两个部分：聚合物或无机材料构成的芯层结构，不同的聚合物构成壳层结 构。一般来说这种材料的机械性能只要由芯层材料决定，其他功能或性能则由壳 层聚合物赋予(如感光性、细胞粘附性、摩擦、韧性等)。公开号为CN103757743A 的中国专利提供了一种核层包载脂质体的核壳纳米纤维的制备方法，其特征在 于：核壳纳米纤维的壳层为生物相容性聚合物，核层为天然聚电解质，脂质体包 载于纤维的核层中，脂质体内装载有活性物质。制备的核壳纳米纤维的直径介于 100～800nm，其生物相容性好，可控制释放生长因子、抗菌类和各类活性药物， 性能稳定且易于保存，应用前景广阔。公开号为CN101559922A的中国专利提 供了一种原位聚合的方法，制备了纳米簇为核，聚合物为壳的核壳微球，包括纳 米粒子的制备、纳米簇的制备、核壳微球的制备等三个步骤。有机相的纳米粒子 可以通过两相法、相转移法、高温分解法提取；纳米簇通过油滴为模板法制备； 聚合物壳层采用原位聚合的方法制备；微球的大小可以通过改变表面活性剂的用 量来调控；聚合物壳层的厚度可以通过调节聚合单体的浓度来实现。制备出的聚 合物包覆的纳米簇核壳微球不仅提高了纳米簇的稳定性和生物相容性，也引进了 新的化学功能，实现了纳米簇与聚合物功能的集成，从而为生物标记、药物检测、 传感器的研究提供了新的稳定性好、多功能的材料。公开号为CN1556152A的 中国专利提供了一种内亲水外亲油型核壳碳纳米管的制备方法。将碳纳米管处理 后使其表面带有羟基或胺基，再处理得到特定引发基团；然后用原子转移自由基 聚合反应引发(甲基)丙烯酸丁酯单体聚合，再用原子转移自由基聚会反应继续 引发含双键亲油性单体聚合，得到两嵌段高分子接枝的碳纳米管；然后对内层聚 (甲基)丙烯酸丁酯水解处理，使之具有亲水性，则得到内亲水外亲油型核壳碳 纳米管。所得产物在溶剂中或溶剂界面表现出独特的两亲性质，可以作为特殊功 能的纳米器件，也可以作为不同系统间物质传递与转移的载体，从而在纳米科学、 材料科学和生物医学等领域具有广泛的用途。

通常制备核壳纳米纤维的方法有化学涂覆法、静电纺丝法和表面化学结合。 化学涂覆是一种简单的物理方法，只能在纤维膜的表层进行涂覆，并不能使膜内 每根纤维都得到均匀涂覆。相比较而言，静电纺丝的方法操作简单并且制备的功 能纤维在连续性和均匀性方面都要好于其他加工方法；表面化学结合则是将功能 性物质接枝到纤维表面的一种改性方法，可以制备多种不同结构的壳层。

发明内容

本发明的目的是提供一种外亲水内亲油或外亲油内亲水核壳纳米纤维的制 备方法。

首先，应用静电纺丝的方法制备含有药物的核层纳米纤维，将制备的纳米纤 维膜浸泡在光引发剂溶液中一段时间，纳米纤维充分吸附光引发剂；然后将吸附 有光引发剂的纳米纤维膜浸入到能进行紫外光聚合的单体溶液中；最后对膜进行 紫外光照射，通过紫外光聚合的方式把单体接枝到纳米纤维的表面，形成核壳结 构。药物可以是水溶性的，也可以是油溶性的；选择用于制备核层纳米纤维的聚 合物可以是水溶性的，也可以是油溶性的；用于制备壳层结构的聚合物可以是水 溶性的，也可以是油溶性的，最终通过静电纺丝和表面化学结合-紫外光诱导表 面接枝聚合的方法，两步法制备了外亲水内亲油或外亲油内亲水核壳纳米纤维。

所述水溶性药物为水杨酸

所述油溶性药物为羟布宗

所述水溶性核层可以是PEO(聚氧化乙烯)、PVA(聚乙烯醇)

所述油溶性核层可以是PCL(聚己内酯)、PLA(聚乳酸)

所述水溶性壳层为PEGDMA(聚乙二醇二甲基丙烯酸酯)

所述油溶性壳层为TPGDA(二缩三丙二醇二丙烯酸酯)

本发明采用的技术方案：

(1)室温下，分别配制质量百分浓度为10％～80％的水溶性高聚物/水杨酸 的水溶液，10％～80％的油溶性高聚物/羟布宗的DMF溶液，两种溶液分别搅拌 2h使得高聚物完全溶解，作为纺丝液；水溶性高聚物/水杨酸的水溶液即在水中 同时溶解有质量百分浓度为10％～80％的水溶性高聚物和质量百分浓度为 10％～80％的水杨酸；油溶性高聚物/羟布宗的DMF溶液即在DMF中同时溶解有 质量百分浓度为10％～80％的油溶性高聚物和质量百分浓度为10％～80％的羟布 宗；纺丝条件：电压为20kV；接收装置与针头之间距离15cm；注射速率为2mL/h； 然后将制备好的纤维膜放入真空干燥箱中，室温下，放置24h，除去残留的溶剂， 最终得到水溶性或油溶性的纳米纤维膜；

(2)将制备好的水溶性或油溶性纳米纤维膜浸入到含质量百分浓度为 1％～5％的2959(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)的无水丙酮溶液或2959的水溶 液中，浸泡4h，然后放入干燥箱中干燥4h；

(3)将干燥的吸附有2959的水溶性或油溶性纳米纤维膜切制成5x5大小的 小块，浸入到质量百分浓度为20％～60％的TPGDA单体丙酮溶液或PEGDMA单 体水溶液中；浸入之前，向溶液中通入氮气，除去溶液中氧气；

(4)将浸泡在单体溶液中含有光引发剂的纳米纤维膜放在10～80mW/cm2 光强的UV光下照射5min，引发纳米纤维表面的光接枝聚合；然后用去离子水 洗去纤维表面残留的单体，放在真空干燥箱中干燥24h，得到内亲水外亲油或内 亲油外亲水的核壳纳米纤维

(5)对制备的含有药物的核壳纳米纤维进行试管内药物释放测试。室温下， 把纳米纤维膜浸入到pH为7.4的PBS缓冲溶液中，用紫外测试仪器监测核壳纳 米纤维3天内对药物的释放。

利用静电纺丝与表面化学结合-紫外光诱导表面接枝聚合法相结合的方法制 备的内亲水外亲油或内亲油外亲水的核壳纳米纤维，其壳层厚度是可控的，可用 于药物的控制释放。

附图说明

图1.为室温下，内亲水外亲油的核壳纳米纤维对水杨酸药物的释放量与内 亲油外亲水的核壳纳米纤维对羟布宗药物的释放量比较。(纵坐标以百分量％计)。

具体实施方式

实时例1：

(1)室温下，配制20wt.％PEO/10wt.％水杨酸水溶液，是在同一溶液中既有 PEO又有水杨酸，以下实施例子类似。溶液搅拌2h使得高聚物PEO完全溶解， 作为纺丝液。纺丝条件：电压为20kV；接收装置与针头之间距离15cm；注射速 率为2mL/h。然后将制备好的纤维膜放入真空干燥箱中，室温下，放置24h，除 去残留的溶剂，最终得到含有药物水杨酸的水溶性纳米纤维膜。

(2)将制备好的水溶性纳米纤维膜浸入到含有2wt.％的2959(2-羟基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮)的无水丙酮溶液中，浸泡4h，然后放入干燥箱中干燥4h。

(3)将干燥的吸附有2959的水溶性纳米纤维膜切制成5x5大小的小块，浸 入到20wt.％TPGDA单体丙酮溶液中；浸入之前，向溶液中通入氮气，除去溶液 中氧气。

(4)将浸泡在单体溶液中含有光引发剂的纳米纤维膜放在光强为 20mW/cm²的UV光下照射时间5min，引发纳米纤维表面的光接枝聚合。然后用 去离子水洗去纤维表面残留的单体，放在真空干燥箱中干燥24h，得到内亲水外 亲油的核壳纳米纤维。

(5)对制备的含有水杨酸药物的内亲水外亲油的核壳纳米纤维进行试管内 药物释放测试。室温下，把纳米纤维膜浸入到pH为7.4的PBS缓冲溶液中，用 紫外测试仪器监测核壳纳米纤维3天内对药物的释放(如图1)。

实时例2：

(1)室温下，配制30wt.％PVA/10wt.％水杨酸水溶液，溶液搅拌2h使得高 聚物PVA完全溶解，作为纺丝液。纺丝条件：电压为20kV；接收装置与针头之 间距离15cm；注射速率为2mL/h。然后将制备好的纤维膜放入真空干燥箱中， 室温下，放置24h，除去残留的溶剂，最终得到含有药物水杨酸的水溶性纳米纤 维膜。

(2)将制备好的水溶性纳米纤维膜浸入到含有2wt.％的2959(2-羟基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮)的无水丙酮溶液中，浸泡4h，然后放入干燥箱中干燥4h。

(3)将干燥的吸附有2959的水溶性纳米纤维膜切制成5x5大小的小块，浸 入到40wt.％TPGDA单体丙酮溶液中；浸入之前，向溶液中通入氮气，除去溶液 中氧气。

(4)将浸泡在单体溶液中含有光引发剂的纳米纤维膜放在光强为 40mW/cm²的UV光下照射5min，引发纳米纤维表面的光接枝聚合。然后用去离 子水洗去纤维表面残留的单体，放在真空干燥箱中干燥24h，得到内亲水外亲油 的核壳纳米纤维。

(5)对制备的含有水杨酸药物的内亲水外亲油的核壳纳米纤维进行试管内 药物释放测试。室温下，把纳米纤维膜浸入到pH为7.4的PBS缓冲溶液中，用 紫外测试仪器监测核壳纳米纤维3天内对药物的释放(如图1)。

实时例3：

(1)室温下，配制40wt.％PCL/10wt.％羟布宗的DMF(N，N-二甲基甲酰 胺)溶液，溶液搅拌2h使得高聚物PCL完全溶解，作为纺丝液。纺丝条件：电 压为20kV；接收装置与针头之间距离15cm；注射速率为2mL/h。然后将制备好 的纤维膜放入真空干燥箱中，室温下，放置24h，除去残留的溶剂，最终得到含 有药物水杨酸的水溶性纳米纤维膜。

(2)将制备好的油溶性纳米纤维膜浸入到含有5wt.％的2959(2-羟基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮)的水溶液中，浸泡4h，然后放入干燥箱中干燥4h。

(3)将干燥的吸附有2959的油溶性纳米纤维膜切制成5x5大小的小块，浸 入到30wt.％PEGDMA单体水溶液中；浸入之前，向溶液中通入氮气，除去溶液 中氧气。

(4)将浸泡在单体溶液中含有光引发剂的纳米纤维膜放在光强为 30mW/cm²的UV光下照射5min，引发纳米纤维表面的光接枝聚合。然后用去离 子水洗去纤维表面残留的单体，放在真空干燥箱中干燥24h，得到内亲油外亲水 的核壳纳米纤维。

(5)对制备的含有羟布宗药物的内亲油外亲水的核壳纳米纤维进行试管内 药物释放测试。室温下，把纳米纤维膜浸入到pH为7.4的PBS缓冲溶液中，用 紫外测试仪器监测核壳纳米纤维3天内对药物的释放(如图1)。

实时例4：

(1)室温下，配制60wt.％PLA/10wt.％羟布宗的DMF溶液，溶液搅拌2h 使得高聚物PLA完全溶解，作为纺丝液。纺丝条件：电压为20kV；接收装置与 针头之间距离15cm；注射速率为2mL/h。然后将制备好的纤维膜放入真空干燥 箱中，室温下，放置24h，除去残留的溶剂，最终得到含有药物水杨酸的水溶性 纳米纤维膜。

(2)将制备好的油溶性纳米纤维膜浸入到含有4wt.％的2959(2-羟基-2-甲 基-1-苯基-1-丙酮)的水溶液中，浸泡4h，然后放入干燥箱中干燥4h。

(3)将干燥的吸附有2959的油溶性纳米纤维膜切制成5x5大小的小块，浸 入到50wt.％PEGDMA单体水溶液中；浸入之前，向溶液中通入氮气，除去溶液 中氧气。

(4)将浸泡在单体溶液中含有光引发剂的纳米纤维膜放在光强为 50mW/cm²的UV光下照射5min，引发纳米纤维表面的光接枝聚合。然后用去离 子水洗去纤维表面残留的单体，放在真空干燥箱中干燥24h，得到内亲油外亲水 的核壳纳米纤维。

(5)对制备的含有羟布宗药物的内亲油外亲水的核壳纳米纤维进行试管内 药物释放测试。室温下，把纳米纤维膜浸入到pH为7.4的PBS缓冲溶液中，用 紫外测试仪器监测核壳纳米纤维3天内对药物的释放(如图1)。