一種吸附重金屬離子的納米纖維及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及納米材料的制備領域，具體地，涉及一種基于靜電紡絲技術用于吸附重金屬離子的納米纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002]殼聚糖為陽離子聚合物，不溶于普通有機溶劑，在堿液中穩定，有很強的親水性，可在稀鹽酸、稀醋酸溶液中膨脹并形成凝膠，依此特性可制成各種緩釋、控釋劑型(Miyazaki et al., 1988；Sawayanagi et al.，1982)有良好的成膜性能，水溶脹后的殼聚糖薄膜是堅韌的彈性材料；由于甲殼質有強的結晶結構，其溶解性和反應性均較差，殼聚糖作為藥物載體可以控制藥物釋放，延長藥物療效、降低藥物毒副作用，提高疏水性藥物對細胞膜的通透性和藥物的穩定性及改變給藥途徑，還可大大加強制劑的靶向給藥能力。殼聚糖作為藥物制劑的優點是，良好的生物降解性能和生物相容性，無免疫原性，在體內可被溶菌酶等酶解離成低聚殼聚糖(Chobot et al.，1995)，生成天然無毒的代謝物，且能被生物體完全吸收。殼聚糖由甲殼素乙酰化制得，化學名稱為β_( 1_4) -2-氨基-2-脫氧-D-匍聚糖，是由2-氨基-2脫氧-D-匍萄糖以β-l，4糖苷鍵縮合而成。根據不同的制備方法，可以獲得不同脫乙酰程度和平均分子量的殼聚糖。殼聚糖分子鏈上有許多游離的氨基，在酸性溶液中能結合一個氫質子，而成為帶正電荷的聚電解質。正是因為殼聚糖暴露在外面的游離氨基，導致殼聚糖能夠吸附一些諸如Cr，Cd，Pb等重金屬離子。
[0003]肺泡表面活性物質(PS)是存在于正常肺泡內表面的一種能減弱肺泡表面張力的物質。這是一種以磷脂為主要成分的脂質和表面活性蛋白混合物，在肺泡表面具有獨特的鋪展功能和動態表面張力。吸氣時，PS抵達肺泡表面，迅速在肺泡表面鋪展，在親水蛋白SP-A、疏水蛋白SP-B和Ca2+的協同作用下，PS在肺泡內轉化為管髓體。疏水蛋白SP-B和SP-C促進磷脂吸附于肺泡氣液界面，加速處于液相中的磷脂混合物在界面上構成磷脂單分子層。當呼氣時，隨著表面膜而積的縮小，肺表面活性物質中的磷脂會聚，不飽和磷脂的脂鏈“樹叉式”彎曲，雙鍵發生相互碰撞、擠壓傾入液相而失活:DPPC含有直鏈脂肪酸，會聚時不易被擠出表面，可相對穩定的留存于液相中。由于壓縮的表面膜上富含DPPC，使氣液界面的表面張力大幅度下降，從而使肺泡內壓穩定，防止呼吸末期肺泡萎陷。此外，還具有免疫調節和器官保護的特性，可用于治療肺部疾病。在臨床上，PS己被用于治療各類肺部疾病或原發性疾病繼發所引起的急性進行性呼吸衰竭。近年來，有研究利用PS降低肺泡表面張力的性質，將PS作為藥物的載體用于治療肺炎或作為基因轉染的載體。例如，PS作為藥物載體可以快速的分布到肺泡表面，提高療效(Kukowska-Latallo , J.F； Chen ,C.L.；Eichman , J.；Bielinsha.A.U.；Baker,J.R.Enhancement of dendrimer—mediated transfect1n usingsynthetic lung surfactant exosurf neonatal invitr0.B1chem.B1phys.Res.Commun.1999，264( 1)，253-261.)。因此，PS不僅自身可以作為治療藥物，發揮穩定氣道，降低肺泡表面張力，免疫調節的作用，同時也可以作為肺部給藥的藥物載體，載送藥物或DNA起到局部和全身作用。但是，到目前為止，未見APS(artificial Pulmonary Surfactant)用于重金屬離子吸附材料方面的制備。

【發明內容】

[0004]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于靜電紡絲技術用于吸附重金屬離子的納米纖維及其制備方法。
[0005]為實現以上目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]根據本發明第一方面，提供一種吸附重金屬離子的納米纖維的制備方法，該方法以常見的重金屬離子吸附劑一一殼聚糖為基礎，以人工肺表面活性劑一一二棕櫚酰磷脂酰膽堿為主要成分，通過添加適量磷脂、膽固醇，制備殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿納米纖維。
[0007]所述方法具體步驟如下:
[0008]S1.在質量份數為2000份的乙醇中，加入20-80份的二棕櫚酰磷脂酰膽堿、10-100份的膽固醇、10-100份磷脂;在20-70°C下磁力攪拌，攪拌至完全溶解并無明顯塊狀物；
[0009]S2.在質量份數為2000份的水中，加入20-50份的乙酸，混合均勻后，加入40-100份的殼聚糖;在室溫下磁力攪拌，攪拌至完全溶解并無明顯顆粒；
[0010]以上S1、S2操作順序無特定要求，可以先進行S1或S2，也可以并行進行；
[0011]S3.將步驟S1所得的溶液加入到步驟S2所得溶液中，持續攪拌，即得到殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿的混合溶液；
[0012]S4.利用步驟S3所得的殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿的混合溶液進行靜電紡絲，電紡完成得吸附重金屬離子的殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿納米纖維。
[0013]優選地，步驟S1中，所述的磷脂為大豆卵磷脂、蛋黃卵磷脂、氫化卵磷脂、氫化大豆磷脂酰膽堿、氫化蛋磷脂酰膽堿、二月桂酰磷脂酰膽堿、二肉豆寇酰磷脂酰膽堿、二硬脂酰磷脂酰膽堿、1-肉豆寇酰-2-棕櫚酰磷脂酰膽堿、1-棕櫚酰-2-硬脂酰磷脂酰膽堿、1-硬脂酰-2-棕櫚酰磷脂酰膽堿、1-棕櫚酰-2-油酰磷脂酰膽堿、1-硬脂酰-2-亞油酰磷脂酰膽堿或二油酰磷脂酰膽堿中的至少一種。
[0014]優選地，步驟S1中，在質量份數為2000份的乙醇中，加入40-80份的二棕櫚酰磷脂酰膽堿、40-80份的膽固醇、30-80份磷脂。
[0015]優選地，步驟S1中，所述的磁力攪拌，溫度為40°C以上，時間為30分鐘以上。
[0016]更優選地，步驟S1中，所述的磁力攪拌，溫度為40_70°C，時間為30-50分鐘。
[0017]優選地，步驟S2中，所述的室溫下磁力攪拌，時間為12小時以上。
[0018]更優選地，步驟S2中，所述的室溫下磁力攪拌，時間為12-18小時。
[0019]優選地，步驟S3中，所述的攪拌，溫度為50°C以上，時間為60分鐘以上。
[0020]更優選地，步驟S3中，所述攪拌，溫度為50-80°C，時間為60-120分鐘。
[0021 ]優選地，步驟S4中，所述的靜電紡絲，其參數為:
[0022]加載電壓在15_25kV;過低電壓不能形成連續的纖維噴射，過高電壓容易擊穿空氣損壞機器；
[0023]注射器跟接收板距離為7-12cm;超過或低于該范圍的接受距離，不利于纖維在接受器的接收；
[0024]推進速度0.lml/h-0.3ml/h;超過或低于該范圍的推進速度不利于纖維形成以及影響纖維尺寸；
[0025]空氣相對濕度35-45 %。超過或低于該范圍的濕度不利于溶劑揮發，從而影響纖維的形成。
[0026]更優選地，步驟S4中，所述的靜電紡絲，其參數為:
[0027]加載電壓為20_24kV;
[0028]注射器跟接收板距離為8-lOcm;
[0029]推進速度為0.lml/h-0.2ml/h;
[0030]空氣相對濕度為35%_40%。
[0031]根據本發明第二方面，提供一種上述方法得到的吸附重金屬離子的納米纖維，所述吸附重金屬離子的納米纖維為殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿納米纖維。該纖維就結構上來看不僅尺寸較小，而且分布地也更加均一;從性能上講，不僅能通過物理吸附的方式-即疏松的多孔結構吸附部分重金屬離子，而且通過添加的“二棕櫚酰磷脂酰膽堿作為一種肺表面活性物質的主要成分，在物理吸附的基礎上，利用纖維小尺寸高比表面積的特性，增強了纖維與金屬離子的化學吸附作用，從而提高了吸附的效率。
[0032]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0033]本發明方法利用肺表面活性物質降低表面張力的作用，使得殼聚糖能夠形成比表面積大的納米顆粒，在進行靜電紡絲過程中得到更加均勻尺寸更佳的纖維，從而增強重金屬離子的吸附效果。
[0034]本發明技術制備方法簡單，所得的產物穩定性好，制備的納米纖維尺寸整體均勻，表面光滑無明顯液滴狀，在吸附重金屬離子的過程中也比普通的吸附劑效率更高、效果更好。該方法簡單，所得的產物穩定性好，能夠滿足一般的市場需求。
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0036]圖1為本發明實施例1制備得到的纖維進行SEM測試的結果圖；
[0037]圖2為本發明實施例2制備得到的纖維進行SEM測試的結果圖；
[0038]圖3為本發明實施例3制備得到的纖維進行SEM測試的結果圖；
[0039]圖4為本發明實施例4制備得到的纖維進行SEM測試的結果圖；
[0040]圖5為本發明實施例5制備得到的纖維進行SEM測試的結果圖；
[0041 ]圖6為本發明實施例6制備得到的纖維進行SEM測試的結果圖；
[0042]圖7為本發明實施例纖維吸附Cr6+離子結果圖；
圖8為本發明實施例纖維吸附Cu2+的數據。
【具體實施方式】
[0043]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0044]實施例1
[0045]本實施例提供一種基于靜電紡絲技術用于吸附重金屬離子的納米纖維的制備方法，包括如下步驟:
[0046]a.在質量份數為2000份的乙醇中，加入20份的二棕櫚酰磷脂酰膽堿、10份的膽固醇、30份蛋黃卵磷脂；
[0047]b.在40°C下磁力攪拌30分鐘，攪拌至完全溶解并無明顯塊狀物；
[0048]c.在質量份數為2000份的水中，加入20份的乙酸，混合均勻后，加入100份的殼聚糖；
[0049]d.在室溫下磁力攪拌12小時，攪拌至完全溶解并無明顯顆粒；
[0050]e.將b所得的溶液加入到d所得溶液中，在50°C下持續攪拌60分鐘，即可得到殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿的混合溶液；
[0051]f.將e所得的溶液加入到注射器中，利用已有的靜電紡絲設備進行靜電紡絲的過程，靜電紡絲設備的儀器參數為:加載電壓在20kV，注射器跟接收板距離為10cm，推進速度
0.1ml/h，空氣相對濕度45%;電紡結束后，即可得到殼聚糖-二棕櫚酰磷脂酰膽堿納米纖維。
[0052]檢測結果:所得纖維進行SEM測試，結果如圖1所示，整體呈現出纖維狀，雖然表面有部分串珠，測試的纖維直徑在250nm左右。
[0053]實施例2
[0054]本實施例提供一種基于靜電紡絲技術用于吸附重金屬離子的納米纖維的制備方法，包括如下步驟:
[0055]a.在質量份數為2000份的乙醇中，加入40份的二棕櫚酰磷脂酰膽堿、10份的膽固醇、50份二月桂酰磷脂酰膽堿；
[0056]b.在50°C下磁力攪拌30分鐘，攪拌至完全溶解并無明顯塊狀物