一种功能载体支架的制备方法及应用
阅读说明：本技术 一种功能载体支架的制备方法及应用 (Preparation method and application of functional carrier bracket ) 是由 吴水平 张磊 郑立新 周金生 李珺 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种功能载体支架的制备方法及应用,上述一种功能载体支架,包括依次层叠设置的基体层、第一纤维素层和第一聚四氟乙烯层；所述基体层与所述第一纤维素层边缘以纤维素溶液粘合,且留有开口；所述基体层与所述第一纤维素层间至少有一个腔体。上述单个或者多个腔体的功能载体支架,制备方法中避免了复杂模具的使用,制备方法简单高效,扩展了水凝胶的应用领域。(The invention discloses a preparation method and application of a functional carrier support, wherein the functional carrier support comprises a base layer, a first cellulose layer and a first polytetrafluoroethylene layer which are sequentially stacked; the matrix layer and the edge of the first cellulose layer are bonded by cellulose solution, and an opening is left; at least one cavity is arranged between the substrate layer and the first cellulose layer. The functional carrier bracket with the single or multiple cavities avoids the use of a complex die in the preparation method, the preparation method is simple and efficient, and the application field of the hydrogel is expanded.)
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种功能载体支架的制备方法及应用。
背景技术
在众多不同基材的半透膜领域，聚四氟乙烯(PTFE)半透膜具有良好的热稳定性、生物相容性，机械强度高，同时耐酸碱、耐有机溶剂，目前已大量应用于药物提取、蛋白分离、空气过滤等领域。此外，在可植入生物医用材料领域，聚四氟乙烯(PTFE)半透膜已应用作人工血管。
将半透膜封装成特定的器械结构，以满足具体的实际应用需求，这是对接半透膜实际应用的必要环节。例如净水器中滤芯的固定、过滤头中半透膜的封装。水凝胶膜除了用于过滤耗材外，封装成特定的胶囊结构的水凝胶膜还可以作为药物缓释、功能细胞包裹的载体。热焊接、超声焊接、胶水粘结是目前主流的三种膜封装工艺，但上述方法不适用于水凝胶膜的封装。
此外，制备带空腔结构的水凝胶大胶囊通常需用到复杂的模具，过程较为复杂。尤其是制备超薄水凝胶大胶囊，对模具精度要求更高。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：
提供一种功能载体支架。
本发明所要解决的第二个技术问题是：
提供一种上述功能载体支架的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是：
上述功能载体支架的应用。
本发明还提出一种用于药物缓释的载体，包括上述的一种功能载体支架。
本发明还提出一种细胞载体，包括上述的一种功能载体支架。
一种纤维素/聚四氟乙烯复合水凝胶膜，包括纤维素层和聚四氟乙烯层。
为了解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种由上述的纤维素/聚四氟乙烯复合水凝胶膜制备的功能载体支架功能载体支架，包括：
依次层叠设置的基体层、第一纤维素层和第一聚四氟乙烯层；
上述基体层与上述第一纤维素层边缘以纤维素溶液粘合，且留有开口；
上述基体层与上述第一纤维素层间至少有一个腔体。
根据本发明的一种实施方式，上述纤维素溶液的配置方法包括：将棉短绒加入7wt％NaOH和12wt％尿素水溶液中，震荡分散，然后将上述体系预冷至-12℃以下，在室温下快速搅拌溶解，离心脱除气泡，得到纤维素溶液。
根据本发明的一种实施方式，上述第一纤维素层和第一聚四氟乙烯层在于基体层接触之前，先将聚四氟乙烯多孔膜平铺于玻璃片表面，采用流延法将上述纤维素溶液倒入上述聚四氟乙烯膜表层，经过进一步的刮膜、静置处理后，将上述体系加入凝固浴中凝胶化析出，最终得到纤维素/聚四氟乙烯复合水凝胶膜。
根据本发明的一种实施方式，上述聚四氟乙烯为亲水性聚四氟乙烯，以促进与上述纤维素溶液的粘合。
根据本发明的一种实施方式，上述聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜孔径为80nm-8μm。
根据本发明的一种实施方式，上述聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜厚度为10μm-100μm。
根据本发明的一种实施方式，上述聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜为带有支撑层的复合膜，上述支撑层为PE、PP、PET。
根据本发明的一种实施方式，上述刮膜厚度为20μm-200μm。
根据本发明的一种实施方式，上述静置时间为1min-1000min。
根据本发明的一种实施方式，上述凝固浴所用溶液为10wt％-100wt％乙醇水溶液。
根据本发明的一种实施方式，上述凝胶化时间为0.01h-10h。
根据本发明的一种实施方式，上述基体层包括层叠设置的第二纤维素层和第二聚四氟乙烯层，上述第二纤维素层与上述第一纤维素层接触。
根据本发明的一种实施方式，上述第二纤维素层与上述第一纤维素层的非边缘处至少一处点涂有纤维素溶液，以在所述第二纤维素层与所述第一纤维素层之间形成多个相通的腔体。
由于复合膜具有弹性，当向上述第二纤维素层与上述第一纤维素层中间填充溶液时，复合膜会膨胀，从而使得复合膜变得脆弱，当向上述第二纤维素层与上述第一纤维素层的非边缘的至少一处点涂有纤维素溶液后，由于纤维素溶液会与纤维素层胶黏，从而使得上第二纤维素层与上述第一纤维素层中间形成多个相连通的腔体，该多个相连通的腔体结构，使得膨胀的复合膜不会涨裂开来。
根据本发明的一种实施方式，上述基体层包括纤维素溶液。
根据本发明的一种实施方式，上述聚四氟乙烯膜孔隙中含有纤维素。
根据本发明的一种实施方式，上述纤维素的分子量为10万-1000万
根据本发明的一种实施方式，上述聚四氟乙烯/纤维素复合膜孔径范围为10-100nm。
为了解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种制备上述功能载体支架方法，包括以下步骤：
依次层叠设置上述第一聚四氟乙烯层、第一纤维素层和多孔材料，上述多孔材料的孔隙中滴加上述纤维素溶液，静置后进行凝胶化，上述第一聚四氟乙烯层、第一纤维素层和上述纤维素溶液形成复合膜，将上述复合膜从多孔材料上剥离，上述剥离后的复合膜上有至少两个腔体，且腔体之间不接触。
上述多个不接触、不连通的腔体，每个腔体中可以存放不同的药物或者细胞溶液，当任一腔体不慎破裂后，也不会影响其它腔体中的药物或者细胞。
根据本发明的一种实施方式，上述纤维素溶液的浓度为0.5wt％-60wt％。
根据本发明的一种实施方式，上述静置处理时间为0.01h-20h。
根据本发明的一种实施方式，上述凝胶化所用溶液为乙醇。
根据本发明的一种实施方式，上述乙醇水溶液的浓度为1wt-100wt％。
根据本发明的一种实施方式，上述凝胶化时间为0.01h-20h。
水凝胶是一种水性材料，其孔隙结构可通过交联结构和密度来调控，具备半透膜的功能，因而水凝胶被广泛用作细胞或药物的载体。但常规水凝胶超薄膜(如厚度在50μm以内)的强度差、易卷曲，很难在实际中有效应用。本发明以PTFE半透膜为基材，在表层复合水凝胶来调控PTFE原膜的孔隙。PTFE膜的厚度可在10μm-100μm之间随意调控，本发明的复合膜的厚度可为15μm，也可以为100μm，均可调控。
PTFE膜表层只有惰性基团，无接枝位点。在表层引入纤维素后，表层的羟基是一种活性官能团，可作为接枝改性位点。羟基可与氯代烃、环氧等活性组分反应，如通过ATRP技术，在羟基上接枝2-溴异丁酰溴，可进一步接枝两性离子、氨基酸等组分。
本发明的再一个方面，还提供一种用于药物缓释的载体，包括上述的一种功能载体支架。
本发明的再一个方面，还提供一种细胞载体，包括上述的一种功能载体支架。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果：
(1)聚四氟乙烯和纤维素两种组分均具有良好的生物相容性，其来源广泛，价廉易得。在聚四氟乙烯膜孔隙中引入纤维素，可为后续表层接枝改性引入活性接枝位点。
(2)当功能载体支架中形成多个相连通的腔体时，该多个相连通的腔体结构，增强了功能载体支架的稳定性，当向功能载体支架中填充药物溶液或者细胞溶液时候，膨胀的功能载体支架中部不会涨裂开来。
(3)当功能载体支架中形成多个不相连通、也不接触的腔体时，每个腔体中可以存放不同的药物或者细胞溶液，当任一腔体不慎破裂后，也不会影响其它腔体中的药物或者细胞。
(4)上述单个或者多个腔体的功能载体支架，制备方法中避免了复杂模具的使用，制备方法简单高效，扩展了水凝胶的应用领域。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为功能载体支架实物图。
图2为纤维素/聚四氟乙烯水凝胶复合膜的力学性能测试图。
图3为纤维素/聚四氟乙烯(PTFE)水凝胶复合膜的渗透性测试图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二、第三等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定词语在本发明中的具体含义。
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
实施例1
1)配置40g 7wt％NaOH和12wt％尿素混合溶液，向上述混合溶液中加入10g分子量为100万Da的棉短绒纤维素，震荡分散。然后将上述体系在-20℃下冷冻保存10h，在室温下快速搅拌溶解至透明澄清状态，离心脱除气泡，得到20wt％纤维素溶液；
2)将厚度为40μm，孔径为220nm的亲水性聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜平铺于玻璃片表面，将上述纤维素溶液倒入上述聚四氟乙烯(PTFE)膜表层，采用54.9μm厚度的线棒涂布器进行刮膜。然后再静置5h后，将上述体系加入50wt％乙醇水溶液的凝固浴中凝胶化处理3h，最终得到纤维素/聚四氟乙烯(PTFE)复合水凝胶膜。
实施例2
1)配置30g 7wt％NaOH/12wt％尿素混合溶液，向上述混合溶液中加入10g分子量为200万Da的棉短绒纤维素，充分震荡分散。然后将上述体系在-20℃下冷冻保存10h，在室温下快速搅拌溶解至透明澄清状态，离心脱除气泡，得到15wt％纤维素溶液；
2)将按照上述方法制备的纤维素/聚四氟乙烯(PTFE)复合水凝胶膜(纤维素膜一侧朝上)平铺于玻璃板上，采用微量蠕动泵以1ml/min的速率缓慢挤出10wt％纤维素溶液于纤维素膜表面特定位点上。然后将另一片纤维素/聚四氟乙烯(PTFE)复合水凝胶膜(纤维素一侧朝下)铺盖在上述复合膜表面，静置1h。最后将上述复合膜置于20wt％的乙醇水溶液中凝胶化2h，用大量去离子水洗涤多次，得到带有空腔结构的纤维素/聚四氟乙烯(PTFE)复合水凝胶大支架。中心水凝胶空腔可以用于药物或细胞包裹。
实施例3
1)配置45g 7wt％NaOH/12wt％尿素混合溶液，向上述混合溶液中加入5g分子量为50万Da的棉短绒纤维素，充分震荡分散，然后将上述体系在-20度下冷冻保存10h，在室温下快速搅拌溶解至透明澄清状态，离心脱除气泡，得到10wt％纤维素溶液；
2)将纤维素溶液倒入模具中，然后将按照实例1所述步骤制备得到的聚四氟乙烯(PTFE)/纤维素复合膜(纤维素一侧朝下)平铺于含纤维素溶液模具表层，用玻璃棒抚平，静置2h后，在30wt％乙醇凝固浴中凝胶化处理2h，用大量去离子水洗涤多次，最终得到多腔室结构纤维素复合支架，在该多腔室结构纤维素复合支架表层覆盖一层上述聚四氟乙烯(PTFE)/纤维素复合膜，从而形成封闭的多腔室结构纤维素复合支架。
图2为纤维素/聚四氟乙烯水凝胶复合膜的力学性能测试图。
由图2可知，相较于单一组分的PTFE膜和纤维素膜，复合膜的强度和柔韧性(伸长率)均得到了提升。
图3为纤维素/聚四氟乙烯(PTFE)水凝胶复合膜的渗透性测试图。
由复合膜的渗透效率图可知，复合膜可高效截留150kDa的IgG等大分子，渗透率可控制在5％以内；同时不影响10kDa的FITC-dextran小分子的渗透滤过，表明复合膜是一种可针对特定分子量物质的半透膜。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。