一种有机聚合物纳米复合纤维收缩膜及其制备方法与在制备伤口敷料中的应用

本发明涉及一种有机聚合物纳米复合纤维收缩膜及其制备方法与在制备伤口敷料中的应用，属于纳米材料制备。

背景技术：

1、伤口管理一直是一个大问题，在全球范围内耗资数十亿美元，并且越来越关注伤口敷料的发展。伤口敷料是一种覆盖伤口以保护伤口免受损伤并促进其愈合的材料。迄今为止，已经开发了大量的伤口敷料来治疗不同种类的伤口，它们可以按形式分为纱布、水凝胶、泡沫等。尽管已经开发出各种伤口敷料并应用于诊所，但仍有一些要求是目前的伤口敷料无法满足的。例如，目前大多数临床伤口敷料无法随着伤口状况的变化而调整其特性；同时，缺乏针对身体特定部位的伤口敷料，例如承受高拉伸应力的关节和颈部；此外，更换伤口敷料引起的疼痛尚未引起注意。对伤口敷料的需求越来越多，对智能伤口敷料的需求也越来越强烈。

2、在智能伤口敷料中，基体多采用的是刺激响应性材料。刺激响应材料是基于仿生学概念开发的一类新型智能材料，它可以通过化学或物理性质的显著变化来响应环境的微小变化，如温度、ph值、磁场、光和溶剂等。由于其功能特性，刺激响应材料在生物医学领域具有广泛的应用。研究人员已经开发了大量的刺激反应材料，包括水凝胶、微球、胶束和纳米纤维，以增强药物治疗的疗效或赋予特殊的生物学功能。水凝胶的大尺寸使得外部刺激难以扩散到整个材料中，导致具有体积结构的刺激响应水凝胶对外部刺激的反应缓慢。虽然以纳米粒子形式分散在水中的微球和胶束具有较快的刺激响应速度，但由于其稳定性有限，缺乏宏观形状和机械强度，因此在生物体中的应用受到限制。由纳米纤维随机或有序排列形成的纳米纤维膜不仅具有宏观形状和机械强度，而且对外界刺激反应迅速，因此在生物医学领域具有更广阔的应用前景。

3、静电纺丝可以制备纳米直径的高分子纤维，具有操作简单、应用范围广、生产效率高等优点。静电纺丝纳米纤维具有比表面积高、结构多样、制备材料来源广泛、物理化学性质独特、表面改性灵活等特点。刺激响应性静电纺丝纳米纤维由于其较大的比表面积和孔隙率，对外部刺激具有极快的响应速度。更重要的是，它们作为一种优异的载体，从而通过控制环境条件的变化来实现及时的响应释放。此外，刺激响应静电纺丝纳米纤维的制备材料来源广泛，生产工艺简单快捷，有望解决刺激响应材料规模化生产的问题。

4、中国专利文件cn115418791a公开了一种具有温控收缩性的壳-核纳米纤维膜、制备方法及应用；将dcm和dmf依次加入到由ptmc和pvp构成的混合物中得到混合溶液，使用单轴喷丝头将静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝后，真空干燥得到纳米纤维膜，在湿润的条件下具有收缩性，并且收缩性随温度的升高而增强，在20℃至37℃的pbs中2h的收缩率为20.4％至54.33％；该纳米纤维膜粘附于伤口处能够有效缩小伤口面积，用于促进伤口主动愈合，其不足之处在于纤维膜收缩速率较慢，不能及时的为伤口提供生物力学促进伤口的愈合。

5、因此，可以为伤口闭合提供生物力学帮助的刺激响应基体材料可能是未来的趋势，所以开发新型响应收缩的伤口敷料的基体材料尤为重要。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种有机聚合物纳米复合纤维收缩膜及其制备方法与在制备伤口敷料中的应用。本发明制备的纤维膜具有较大的孔隙率，具有较高的透气性的同时为纤维收缩提供了较大的自由空间，并且将pvp的可纺性和pai或tpu的高机械强度结合，实现了纤维膜对乙醇响应的快速收缩和收缩干燥后机械强度的成倍提升，解决了水凝胶在伤口愈合过程中的透气性和纤维膜机械强度低的问题，并且乙醇响应的机制解决了传统热蒸汽引发收缩对伤口的再次损伤的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种有机聚合物纳米复合纤维收缩膜的制备方法，包括步骤如下：

4、(1)向n,n-二甲基乙酰胺中加入2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(tfmb)和六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6fda)，室温搅拌反应；之后向体系中加入对苯二甲酰氯(tpc)，进行反应；再向体系中加入吡啶和乙酸酐，进行亚胺化反应；反应完成后，加入环氧丙烷进行搅拌，得到聚酰胺酰亚胺溶液；之后将所得聚酰胺酰亚胺溶液加入甲醇水溶液中，经过滤、洗涤、干燥，得到聚酰胺酰亚胺(pai)；

5、(2)将热塑型聚氨酯或步骤(1)所得聚酰胺酰亚胺加入溶剂中，搅拌至溶解后加入聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，混合均匀后，得到纺丝液；经静电纺丝，得到有机聚合物纳米复合纤维收缩膜。

6、根据本发明优选的，步骤(1)中所述n,n-二甲基乙酰胺的体积与2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(tfmb)的质量之比为10-15ml:1g。

7、根据本发明优选的，步骤(1)中所述六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6fda)与2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(tfmb)的摩尔比为0.3-0.75:1。

8、根据本发明优选的，步骤(1)中，室温搅拌反应的时间为1-3h。

9、根据本发明优选的，步骤(1)中所述对苯二甲酰氯(tpc)与2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(tfmb)的摩尔比为0.25-0.7:1；所述对苯二甲酰氯的加入温度为0-5℃。

10、根据本发明优选的，步骤(1)中，加入对苯二甲酰氯(tpc)后，进行反应的温度为0-5℃，进行反应的时间为2-4h。

11、根据本发明优选的，步骤(1)中所述吡啶与六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6fda)的摩尔比为0.5-1:1；所述吡啶的加入温度为室温。

12、根据本发明优选的，步骤(1)中所述乙酸酐与六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6fda)的摩尔比为1.5-2.5:1；所述乙酸酐的加入温度为室温，加入乙酸酐后室温搅拌0.5-1h。

13、根据本发明优选的，步骤(1)中所述亚胺化反应的温度为60-80℃；所述亚胺化反应的时间1-2h。

14、根据本发明优选的，步骤(1)中所述环氧丙烷与2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(tfmb)的摩尔比为2-3:1；所述环氧丙烷的加入温度为室温，加入环氧丙烷搅拌的时间为10-15h。

15、根据本发明优选的，步骤(1)中所述甲醇水溶液中甲醇与水的体积比为1:1；所述甲醇水溶液的体积与2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(tfmb)的质量之比为20-40ml:1g；所述洗涤为使用水进行洗涤，所述干燥为在50-60℃下干燥10-15h。

16、根据本发明优选的，步骤(2)中所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为100-150万。

17、根据本发明优选的，步骤(2)中所述热塑型聚氨酯或聚酰胺酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为0.8-2:1。

18、根据本发明优选的，步骤(2)中所述溶剂为n,n-二甲基乙酰胺或n,n-二甲基甲酰胺。

19、根据本发明优选的，步骤(2)中所述纺丝液中有机高分子聚合物的浓度为10-15wt％，所述有机高分子聚合物的质量以热塑型聚氨酯或聚酰胺酰亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的总质量计。

20、根据本发明优选的，步骤(2)中所述静电纺丝的条件为：纺丝电压为20-29kv，电极距离为150mm-180mm，进料速度为0.6-1.0ml/h，温度为20-30℃，相对湿度为15-30％。

21、本发明还提供了上述制备方法制备得到的有机聚合物纳米复合纤维收缩膜。

22、根据本发明，上述有机聚合物纳米复合纤维收缩膜在制备伤口敷料中的应用；优选的，所述有机聚合物纳米复合纤维收缩膜可作为伤口敷料的基体。

23、本发明中所述室温具有本领域公知含义，指25±5℃。

24、本发明的技术特点及有益效果如下：

25、1、本发明的有机聚合物纳米复合纤维收缩膜将聚乙烯吡咯烷酮pvp的可纺性和特定的聚酰胺酰亚胺pai或tpu的高机械强度结合，实现了纤维膜对乙醇响应的快速收缩和收缩干燥后机械强度的成倍提升；本发明的方法制备的有机高分子复合纳米纤维膜，孔隙率大、机械强度高，静电纺丝纤维膜的高自由空间体积为纤维膜收缩提供了较大的自由空间，可以实现乙醇响应收缩。

26、2、本发明制备的纤维膜具有收缩速率快，能够在伤口愈合的过程中及时的提供生物力学加速愈合，并且在乙醇逐渐挥发后纤维膜变硬成为外壳，模拟了伤口结痂，对受损皮肤进行保护。

27、3、本发明充分发挥了pvp的生物相容性、良好的纺丝性能和pai/tpu的优秀的化学稳定性、机械性能。