一种批量制备生物医药微纳米纤维材料的方法与流程

本技术涉及微纳米纤维材料制备领域，特别是涉及一种批量制备生物医药微纳米纤维材料的方法。

背景技术：

1、具有生物降解特性的微纳米纤维材料在生物医药、食品、卫生健康等领域的应用广泛，经济市场前景巨大。目前，制备各种不同基材的可生物降解微纳米纤维材料的技术主要包括静电纺丝法、湿法纺丝法、离心纺丝法、离心静电纺丝法、气流纺丝法等。然而，现有的这些技术制备得到的微纳米纤维材料产能较低，难以满足工业化需求，因此市场上现有的可生物降解的微纳米纤维材料制备而成的产品成本高、售价高，限制了这些先进材料的推广和应用。

技术实现思路

1、本技术的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种批量制备生物医药微纳米纤维材料的方法，包括以下步骤：

3、s1配制可纺性溶液：

4、在预设温度下，将聚合物与溶剂按照一定比例混合，用第一搅拌速度将其搅拌均匀，得到可纺性溶液；

5、s2纺制与收集生物医药微纳米纤维：

6、将可纺性溶液使用离心纺丝法纺制成微纳米纤维，所述微纳米纤维经过堆叠收集得到的生物医药微纳米纤维。

7、进一步地，还包括给混合溶液中加入药物，用第二搅拌速度将其搅拌均匀，使药物均匀分散在混合溶液中；得到可纺性溶液。

8、所述聚合物包括天然聚合物和合成聚合物；

9、所述天然聚合物为淀粉、壳聚糖、壳聚糖衍生物、甲壳素、胶原、弹力素、明胶、蛋白、玻璃酸、葡萄聚糖、海藻酸和纤维素；

10、所述合成聚合物选自聚乳酸、聚左旋乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酰胺和聚已内酯；

11、当选择使用至少一种天然聚合物时，需要同时选择至少一种合成聚合物与其混合；

12、或/和，所述溶剂选自去离子水、甲酸、四氢呋喃、丙酮、乙酰丙酮、丁酮、正己烷、环己烷、正庚烷、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、1,2-丙二醇、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇、叔丁醇、正丁醇、正丙醇、甲苯、二甲苯、乙二胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和四氯化碳中的任一种或任多种的组合；

13、或/和，所述药物选自抗生素、生长因子和布洛芬中的至少一种。

14、本发明中，当选择使用至少一种天然聚合物时，需要同时选择至少一种合成聚合物与其混合，以此提高聚合物溶液的可纺性；当优先选择使用任一种或任多种合成聚合物时，可根据需要选择是否添加任一种或任多种天然聚合物进行组合。

15、所述抗生素包括青霉素、头孢菌素、红霉素、罗红霉素、阿奇霉素、克拉霉素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、丁胺卡那霉素、四环素、土霉素、多西环素、诺氟沙星、氧氟沙星和左氧氟沙星；所述生长因子包括表皮生长因子、成纤细胞生长因子、血小板来源增殖因子、生长激素释放抑制因子、类胰岛素生长因子、神经生长因子、白细胞介素类生长因子、红细胞生长素、集落刺激因子、转化生长因子、骨形成生长因子和肝细胞生长因子。

16、所述聚合物：溶剂：药物的质量比为1～15:85～99:0～0.1。

17、所述预设温度为5～80℃；在第一搅拌速度为500-1000rpm时搅拌2～8小时；在第二搅拌速度为500-1300时搅拌0.5～1小时。

18、所述纺制与收集生物医药微纳米纤维包括：

19、(1)将可纺性溶液注入储液罐中，储液罐在电机驱动下，高速旋转，旋转方向不受限制，可正转可反转，将可纺性溶液从储液罐下部设置的针头处喷出，形成微纳米纤维；

20、(2)开启供风单元，使用供风单元将所述微纳米纤维吹落到收集单元，堆叠收集得到的间位芳纶微纳米纤维。

21、所述供风单元设置于储液罐的上方；用于提供垂直于喷出可纺性溶液方向的气流，通过供风单元提供的气流与储液罐自身旋转产生的气流对微纳米纤维会产生斜向下的作用合力，所述作用合力的方向与水平方向夹角为30～45°；

22、所述储液罐的旋转速度为2500-10000转/分钟；

23、所述供风单元的出风速度为1～4m/s。

24、所述供风单元提供的空气湿度控制在20％～60％rh；温度为1～80℃。

25、本发明还提供一种制备芳纶微纳米纤维气凝胶材料所使用的装置，包括自上而下设置的供风单元、纺丝单元和收集单元；

26、所述供风单元，包括风扇、除湿机和空气箱，所述除湿机连接管道，所述管道布置在所述空气箱的顶端，所述风扇设置在所述空气箱内部的上端，所述空气箱的下端为敞开口；

27、所述纺丝单元，设置在所述供风单元的下方，包括两个以上的储液罐，每个所述储液罐上方连接一电机，每个所述储液罐的外围设有空气罩，所述电机和空气罩同轴设置，所述电机和所述空气罩设置在相应的滑轨上；

28、所述收集单元，设置在所述纺丝单元的下方，包括滚轴、传送带和多孔收集板，所述传送带上设有多孔收集板，所述多孔收集板位于空气罩的下方，所述滚轴设置在所述传送带的两端。

29、所述空气罩呈倒漏斗状放置，所述风扇将干燥的空气从正上方垂直吹入空气罩，所述空气罩的上端开口直径小于下端开口的直径，所述空气罩的上端开口直径大于储液罐旋转直径。

30、进一步地，还包括方舱箱，所述方舱箱上设有抽风装置，所述抽风装置通过抽风管道连接溶剂回收装置，所述方舱箱的四周设有通风孔，所述供风单元、纺丝单元、供料单元和收集单元设置在所述方舱箱内。

31、所述纺丝单元还包括：针头、针头安装管和罐体固定罩；

32、所述针头可拆卸的安装于所述针头安装管上；

33、所述针头安装管与所述储液罐螺纹连接；

34、所述罐体固定罩包裹于所述储液罐的外部；

35、所述针头通过所述罐体固定罩预设的针头孔，并延伸到所述罐体固定罩的外部；

36、所述储液罐的内圈为正多边形形状，所述针头安装管的安装位置与所述储液罐内圈的顶点的位置对应。

37、本发明通过天然聚合物或/和合成聚合物和溶剂混合形成混合液，再加入一定的生物药剂，完全溶解后形成一种具有可纺性的溶液，然后利用离心纺丝法将其纺制成超长的微纳米纤维，再对其进行堆叠，形成间位芳纶微纳米纤维气凝胶。本发明采用离心纺丝法，相比现有的静电纺丝法和气流纺丝法，供料速率最高可以达到3072ml/h，具有生产效率高的优点，本发明无需超临界干燥或液氮冷冻干燥，能耗更低。

38、本发明在纺丝过程中，考虑到了更多影响溶液可纺性的因素，如，纺丝环境温度、湿度等，为了稳定高效的生产，本发明在实际生产过程中控制湿度和温度，温度优选为室温25℃，以此确保生产过程中制备材料的稳定性、连续性。

39、本发明采用自主研发的大型离心纺丝设备可以高效的大批量制备生物降解微纳米纤维材料，从而降低生物降解微纳米纤维材料的生产成本，提升生物降解微纳米纤维材料制品的价格竞争力，实现生物降解微纳米纤维材料制品产业化需求。

40、根据下文结合附图对本技术的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。