專利名稱：腈綸納米纖維膜載體材料的制備及其應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備技術及其用于生物分子和酶固定的方法。
背景技術：
靜電紡絲技術是將高分子溶液或熔體在電場下紡絲，由于靜電作用而產生拉伸，經冷卻或溶劑揮發得到超細纖維。在靜電紡絲過程中，可以形成超細纖維可堆砌的超細納米纖維膜。
現有靜電紡絲膜制備方法有以下幾種CN 200410019230.9；200410019231.3將殼聚糖、聚α-羥基酸酯/殼聚糖靜電紡絲制備超細纖維膜，這種材料可以用于組織修復。
CN 03131586.0用聚酯、聚酰胺、聚醚等高分子材料靜電紡絲，得到納米纖維膜，在其表面疊加普通的高分子纖維材料，可以用作防護材料。
CA 2494865；2386674將聚合物材料靜電紡絲制備聚合物納米纖維用于藥物載體或組織修復材料。
US 20050014252；20040185737；20030137083用可生物降解材料、可生物吸收材料、蠶絲類材料、導電聚合物靜電紡絲，得到超細纖維膜。
US 20040013873；20020122840通過靜電紡絲，制備多孔的聚合物纖維膜。
另一方面，將各種生物分子固定于載體材料上，在生物分子分離、酶催化反應、組織工程等領域都有重要的應用。
載體材料的制備有以下幾種CN01126606.6；CN200410025793.9用珠狀殼聚糖、層狀硅酸鹽作載體材料，用于酶的固定化。
在上述的現有技術中，尚未發現能有效利用靜電紡絲技術制備用于生物分子和酶固定的載體材料。現有材料的比表面積較小，難以大幅度提高生物分子和酶固定的數量，不利于降低生產成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用靜電紡絲技術制備的用于生物分子和酶固定的載體材料，在組織工程支架、酶的固定化、生物分子分離等方面具有廣泛應用價值。
為實現上述目的，采取的技術方案采用靜電紡絲技術技術制備含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，是將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶于溶劑中，成為紡絲液，進行靜電紡絲，得到含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，纖維直徑在30納米-5微米之間；通過化學共價鍵連接或物理吸附的方法，將生物分子或酶固定在材料表面。用于生物分子固定化的方法是將反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料放入含生物分子的溶液中，加入偶聯劑反應后取出該納米纖維膜，清洗完后得到生物分子固定化的含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料；用于酶固定化的方法是將含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料放入溶液中，加入偶聯劑反應后取出含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，清洗后，放入含酶的溶液中反應，將膜材料取出清洗，即得酶固定化的含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料。
本發明的顯著優點和效果1)含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，該種纖維極細，直徑在30納米-5微米之間具有很大的比表面積，有利于提高生物分子和酶的固定化的數量；2)制備含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的工藝簡單，將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶解得到紡絲液，進行靜電紡絲，就可以得到含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料；3)含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料可以加工成管狀、塊狀、條狀、絲狀、顆粒狀、單層膜狀、多層膜狀，用于組織修復、組織工程支架、酶的固定化、生物分子分離等方面。
具體實施例方式
本發明的含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備的方法，是將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶于溶劑中成為透明溶液，得到紡絲液，加入到微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，電壓為5千伏-20千伏，進行靜電紡絲，得到含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，纖維直徑在30納米-5微米之間。
其中含反應性基團的丙烯腈共聚物是丙烯腈與馬來酸共聚物、丙烯腈與丙烯酸共聚物、丙烯腈與甲基丙烯酸共聚物、丙烯腈與丙烯酰胺共聚物、丙烯腈與甲基丙烯酰胺共聚物中的任意一種；將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶解得到紡絲液的溶劑是二甲基亞砜、二甲基甲酰氨、二甲基乙酰氨中的任意一種；通過物理吸附或化學共價鍵連接，固定于該種反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料表面的生物分子是膠原蛋白、明膠、抗體、抗原、核酸、聚α-氨基酸、透明質酸、硫酸軟骨素、角叉膠、藻酸鹽、瓊膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白、胰島素、肝素中的任意一種；固定于該種材料表面的酶是脂肪酶、蛋白酶、脫氫酶、氧化酶、過氧化物酶、氧合酶、細胞色素氧化酶、碳基轉移酶、酮醛基轉移酶、酰基轉移酶、糖苷基轉移酶、含氮基轉移酶、磷酸基轉移酶、含硫基團轉移酶中的任意一種；通過化學共價鍵連接，固定于該種材料表面的生物分子或酶的偶聯劑是碳二亞胺、羥基琥珀亞酰氨、戊二醛、溴化氰、水合肼、對甲苯磺酸氯、表氯醇、氯化亞砜、硫酸脂乙砜基苯胺、異氰酸脂、雙重氮聯苯胺中的任意一種。
以下介紹制備本發明材料的實施例例1含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備將6克重均分子量為10萬的丙烯腈與馬來酸共聚物溶于二甲基甲酰氨中成為透明溶液，得到紡絲液，加入到微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，噴絲頭與接受物之間的距離為15厘米左右，紡絲液流速為5ml/h，電壓為10千伏，進行靜電紡絲，得到丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料，纖維直徑為100-500nm。
生物分子的固定化將1克的丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料放入100毫升的30mg/ml膠原蛋白的磷酸緩沖溶液(pH＝7)，加入碳二亞胺1克，反應24小時后取出丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料，用去離子水清洗，得到膠原蛋白固定化的丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料。
例2含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備將5克重均分子量為15萬的丙烯腈與丙烯酸共聚物溶于二甲基亞砜中成為透明溶液，得到紡絲液，加入到微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，噴絲頭與接受物之間的距離為20厘米左右，紡絲液流速為10ml/h，電壓為12千伏，進行靜電紡絲，得到丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，纖維直徑為150-600nm。
生物分子的固定化將1克的丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料放入100毫升的35mg/ml明膠的磷酸緩沖溶液(pH＝7)，加入碳二亞胺1克，反應24小時后取出丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，用去離子水清洗，得到明膠固定化的丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料。
例3含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備將8克重均分子量為8萬的丙烯腈與馬來酸共聚物溶于二甲基亞砜中成為透明溶液，得到紡絲液，加入到微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，噴絲頭與接受物之間的距離為16厘米左右，紡絲液流速為6ml/h，電壓為12千伏，進行靜電紡絲，得到丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料，纖維直徑為120-500nm。
生物分子的固定化將1克的丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料放入100毫升的20mg/ml肝素的磷酸緩沖溶液(pH＝7)，加入碳二亞胺1克，反應24小時后取出丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料，用去離子水清洗，得到肝素固定化的丙烯腈與馬來酸共聚物納米纖維膜載體材料。
例4含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備將6克重均分子量為15萬的丙烯腈與丙烯酸共聚物溶于二甲基甲酰氨中成為透明溶液，得到紡絲液，加入到微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，噴絲頭與接受物之間的距離為18厘米左右，紡絲液流速為5ml/h，電壓為15千伏，進行靜電紡絲，得到丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，纖維直徑為160-600nm。
酶的固定化將1克的丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料放入100毫升磷酸緩沖溶液(pH＝7)，加入碳二亞胺1克，反應24小時后取出丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，用去離子水清洗，放入100毫升的30mg/ml脂肪酶的磷酸緩沖溶液(pH＝7)反應6小時，用去離子水清洗，得到脂肪酶固定化的丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，脂肪酶的活性保留為25-40％。
例5含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備將5克重均分子量為15萬的丙烯腈與丙烯酸共聚物溶于二甲基甲酰氨中成為透明溶液，得到紡絲液，加入到微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，噴絲頭與接受物之間的距離為15厘米左右，紡絲液流速為5ml/h，電壓為10千伏，進行靜電紡絲，得到丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，纖維直徑為100-600nm。
生物分子的固定化將1克的丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料放入100毫升的30mg/ml胰島素的磷酸緩沖溶液(pH＝7)，加入碳二亞胺1克，反應24小時后取出丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料，用去離子水清洗，得到胰島素固定化的丙烯腈與丙烯酸共聚物納米纖維膜載體材料。
權利要求
1.一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備的方法，將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶于溶劑中成為透明溶液，得到紡絲液，加入微量進樣器中，連接到噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，電壓為5千伏-20千伏，進行靜電紡絲，得到含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料。
2.根據權利要求1所述的一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，其特征在于含反應性基團的丙烯腈共聚物是丙烯腈與馬來酸共聚物、丙烯腈與丙烯酸共聚物、丙烯腈與甲基丙烯酸共聚物、丙烯腈與丙烯酰胺共聚物、丙烯腈與甲基丙烯酰胺共聚物中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料的制備方法，其特征在于將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶解得到紡絲液的溶劑是二甲基亞砜、二甲基甲酰氨、二甲基乙酰氨中的任意一種。
4.一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料用于生物分子固定的方法，其特征在于是將含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料放入含生物分子的溶液中，加入偶聯劑反應后取出該納米纖維膜，清洗完后得到生物分子固定化的反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料。
5.根據權利要求4所述的一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料用于生物分子固定的方法，其特征在于通過物理吸附或化學共價鍵連接，固定于該種材料表面的生物分子是膠原蛋白、明膠、抗體、抗原、核酸、聚α-氨基酸、透明質酸、硫酸軟骨素、角叉膠、藻酸鹽、瓊膠、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白、胰島素、肝素中的任意一種。
6.一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料用于酶固定的方法，其特征在于是將反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料放入含偶聯劑的溶液中，反應后取出含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料，清洗后，放入含酶的溶液中反應，將膜材料取出清洗，即得酶固定化的反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料。
7.根據權利要求6的一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料用于酶固定的方法，其特征在于通過物理吸附或化學共價鍵連接，固定于該種材料表面的酶是脂肪酶、蛋白酶、脫氫酶、氧化酶、過氧化物酶、氧合酶、細胞色素氧化酶、碳基轉移酶、酮醛基轉移酶、酰基轉移酶、糖苷基轉移酶、含氮基轉移酶、磷酸基轉移酶、含硫基團轉移酶中的任意一種。
8.根據權利要求4所述的一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料用于生物分子固定的方法，其特征在于通過化學共價鍵連接，用于固定生物分子的偶聯劑是碳二亞胺、羥基琥珀亞酰氨、戊二醛、溴化氰、水合肼、對甲苯磺酸氯、表氯醇、氯化亞砜、硫酸脂乙砜基苯胺、異氰酸脂、雙重氮聯苯胺中的任意一種。
9.根據權利要求6所述的一種含反應性基團的腈綸納米纖維膜載體材料用于酶固定的方法，其特征在于通過化學共價鍵連接，用于固定生物分子的偶聯劑是碳二亞胺、羥基琥珀亞酰氨、戊二醛、溴化氰、水合肼、對甲苯磺酸氯、表氯醇、氯化亞砜、硫酸脂乙砜基苯胺、異氰酸脂、雙重氮聯苯胺中的任意一種。
全文摘要
含反應性基團的腈綸納米纖維膜的制備方法是將含反應性基團的丙烯腈共聚物溶于溶劑中成為透明溶液，得到紡絲液，加入微量進樣器中，連接噴絲頭，將噴絲頭與高壓電源連接，電壓為5千伏－20千伏，進行靜電紡絲，得到含反應性基團的腈綸納米纖維膜材料。通過物理吸附或化學共價鍵連接，將生物分子或酶固定于該材料表面。該材料可以用于組織工程支架、酶的固定化、生物分子分離等。
文檔編號C12N11/08GK1844513SQ20061004995
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月22日 優先權日2006年3月22日
發明者徐志康, 葉鵬, 黃小軍 申請人:浙江大學