一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物医用材料
技术领域
，具体涉及一种具有仿生矿化和抗菌功能的骨组织修复材料，更具体地说，本发明涉及一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜及其制备方法和应用。背景技术
因创伤、骨病、肿瘤等原因造成的骨缺损、骨不连患者越来越多。此外，因外伤、炎症、肿瘤等引起的牙槽骨缺损也成为社会关注的重要健康问题。在众多的治疗方案中，骨组织工程学为治疗骨缺损提供了新的选择。然而由细菌引发的感染是导致支架材料植入失败的重要原因，所以制备同时具有仿生矿化功能和抗菌功能的支架材料具有重要意义。
聚乳酸是一种重要的可再生的生物可降解高分子材料，具有良好的生物相容性和机械强度，被广泛地用在包装材料、纤维、组织工程、药物释放等领域，在骨科内固定材料和免拆手术缝合线等医用领域的应用也被深入研究。但是聚乳酸是一种疏水材料而且不具备仿生矿化能力，用作骨科固定材料时没有诱导骨修复的功能，同时又不具备抗菌性能，这将大大地限制聚乳酸在骨组织工程中的应用。
通过将具有矿化诱导能力或者抗菌功能的材料与聚乳酸复合可以使聚乳酸同时拥有仿生矿化能力和抗菌功能。例如将钛金属基材料、生物活性陶瓷、可降解高分子材料、多肽及蛋白类材料等材料与聚乳酸支架复合使其具备仿生矿化能力，将Ag、抗菌肽、抗生素等材料复合使其具备抗菌功能。但是通过简单的方法使聚乳酸支架同时具备仿生矿化功能和抗菌功能仍然是个挑战。
基于上述理由，特提出本申请。
发明内容
ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种带阳离子的天然抗菌剂，具有良好的抗菌性能。海藻酸(ALG)是一种天然多糖，富含大量的羟基和羧基，有利于羟基磷灰石的沉积。将ε-聚赖氨酸和海藻酸通过简单的方法结合起来使支架同时具备仿生矿化功能和抗菌功能具有重要意义。
针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜及其制备方法和应用。本发明通过将贻贝仿生与层层组装结合的方法，在聚乳酸纳米纤维表面负载海藻酸和ε-聚赖氨酸，本发明通过控制组装层数，可以获得不同矿化能力和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜。
为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)n组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
具体地，上述技术方案，所述聚乳酸纳米纤维膜基体提供了复合材料基本的力学性能；所述功能涂层具有抗菌和促进成骨的功能。
进一步地，上述技术方案，所述功能涂层的层数n不超过10。
本发明的第二个目的在于提供上述所述具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)常温下，将聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)置于碱性多巴胺水溶液中浸泡8-16h，形成聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜[email protected]；
(2)将步骤(1)获得的[email protected]表面清洗干净，置于ε-聚赖氨酸水溶液中浸泡8-12min，清洗干净，再置于海藻酸水溶液中浸泡8-12min，清洗干净；
(3)重复步骤(2)，得到不同ε-聚赖氨酸和海藻酸含量的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n，其中：重复次数为0-10次。
具体地，上述技术方案，所述常温是指四季中自然室温条件，不进行额外的冷却或加热处理，一般常温控制在10-35℃。
进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述碱性多巴胺水溶液中多巴胺单体的浓度为0.1-10mg/mL，较优选为1-3mg/mL。
进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述碱性多巴胺水溶液优选为弱碱性水溶液，其pH值优选为8.0-9.0。
进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述浸泡反应时间优选为12h。
进一步地，上述技术方案，步骤(2)中ε-聚赖氨酸水溶液与海藻酸水溶液的浓度可相同或不同的分别为5-15mg/mL，较优选为10mg/mL。
本发明的第三个目的在于提供上述所述具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n在骨组织修复材料或引导骨组织再生膜中的应用。
一种骨组织修复材料，包括上述所述具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n。
一种引导骨组织再生膜，包括上述所述具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n。
本发明所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n的制备原理如下：
本发明多巴胺在弱碱性条件下会氧化自聚，并会粘附在基体表面。为了使ε-聚赖氨酸成功粘附到疏水性的聚乳酸纳米纤维膜基体上，首先选用多巴胺对聚乳酸纳米纤维膜进行表面处理，形成聚多巴胺过渡层。
本发明采用带有相反电荷的聚合物电解质的层层自组装技术，按照带电荷性能不同，以正、负电荷材料交替的顺序，依次通过浸涂的方式沉积在[email protected]的表面。
与现有技术相比，本发明涉及的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜及其制备方法和应用具有如下有益效果：
(1)本发明通过在聚乳酸纳米纤维膜表面负载ε-聚赖氨酸和海藻酸，得到具有仿生矿化功能和抗菌功能的复合材料，该材料具有很好的仿生矿化能力、良好的抗菌性能及良好的生物相容性，在骨组织修复、引导骨组织再生膜等生物医用领域具有很好的应用前景。
(2)本发明制备方法简单，环境友好，采用的原料均无毒副作用，且获得的聚乳酸纳米纤维复合膜力学性能优异。
(3)本发明针对所采用的带有正负电荷的高分子聚电解质材料的特点，采用聚电解质层层自组装法(LBL)在所述聚多巴胺过渡层表面交替沉积ε-聚赖氨酸和海藻酸，使其更符合生物医用植入材料的要求。
附图说明
图1为本发明的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜的制备工艺流程图；
图2为本发明各实施例采用的聚乳酸纳米纤维(PLA)膜原料的扫描电子显微镜(PLA)图；
图3中A、B、C、D依次为对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10的扫描电子显微镜(SEM)图；
图4为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例3制备的[email protected]@(LbL)4的水接触角测试结果图；
图5中A、B、C、D、E依次为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10在1.5xSBF中浸泡七天的扫描电子显微镜(SEM)图；(F)为实施例6制备的[email protected]@(LbL)10在1.5xSBF中浸泡四天的扫描电子显微镜(SEM)图；
图6中A、B为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能测试结果图；C、D为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能柱状分析图；
图7中A、B依次为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10对L929细胞和MC3T3-E1细胞的生物相容性测试结果图；
图8为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10的拉伸性能测试结果图。
具体实施方式
本发明提供如下技术方案：一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)n组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本发明以聚乳酸纳米纤维膜为基体，经碱性多巴胺水溶液处理、清洗后，再依次交替经ε-PL水溶液浸泡、清洗和ALG水溶液浸泡、清洗后制得。
本发明中，上述所述具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n的具体制备方法，包括如下步骤：
(1)常温下，将聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)置于碱性多巴胺水溶液中浸泡8-16h，使多巴胺自聚合，形成聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜[email protected]；
(2)将步骤(1)获得的[email protected]表面清洗干净，置于ε-聚赖氨酸水溶液中浸泡8-12min，清洗干净，再置于海藻酸水溶液中浸泡8-12min，清洗干净；
(3)重复步骤(2)，得到不同ε-聚赖氨酸和海藻酸含量的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n，其中：重复次数为0-10次。
下面通过实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。
根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本发明实施方式作出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。
为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
下述实施例中所使用的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。
实施例1
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)1组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本实施例上述所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1采用下述方法制得，步骤如下：
A.将聚乳酸纳米纤维膜基体(尺寸：5cm长×5cm宽)均匀的浸入pH等于8.5的浓度为2mg/ml多巴胺水溶液12h；由于多巴胺自聚合，在聚乳酸膜表面形成聚多巴胺层，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])；
B.将步骤A中所得[email protected]用去离子水冲洗，除去表面物理吸附的杂质；
C.将步骤B所得[email protected]浸入浓度为10mg/mL的ε-PL水溶液中浸泡10min；
D.将步骤C浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净；
E.将步骤D中所得改性纤维膜浸入浓度为10mg/mL的ALG水溶液中浸泡10min；
F.将步骤E浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净，即得到具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1。
实施例2
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)2，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)2组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本实施例上述所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)2采用下述方法制得，步骤如下：
A.将聚乳酸纳米纤维膜基体(尺寸：5cm长×5cm宽)均匀的浸入pH等于8.5的浓度为2mg/ml多巴胺水溶液12h；由于多巴胺自聚合，在聚乳酸膜表面形成聚多巴胺层，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])；
B.将步骤A中所得[email protected]用去离子水冲洗，除去表面物理吸附的杂质；
C.将步骤B所得[email protected]浸入浓度为10mg/mL的ε-PL水溶液中浸泡10min；
D.将步骤C浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净；
E.将步骤D中所得改性纤维膜浸入浓度为10mg/mL的ALG水溶液中浸泡10min，带负电的海藻酸进一步的通过静电吸附作用粘附到带正电的ε-聚赖氨酸功能涂层表面；
F.将步骤E浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净，即得到具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1。
G.利用步骤F所得的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1依次重复步骤C、D、E、F，重复1遍，获得具有仿生矿化功能和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)2。
实施例3
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)4，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)4组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本实施例上述所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)4采用下述方法制得，步骤如下：
A.将聚乳酸纳米纤维膜基体(尺寸：5cm长×5cm宽)均匀的浸入pH等于8.5的浓度为2mg/ml多巴胺水溶液12h；由于多巴胺自聚合，在聚乳酸表面形成聚多巴胺层，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])；
B.将步骤A中所得[email protected]用去离子水冲洗，除去表面物理吸附的杂质；
C.将步骤B所得[email protected]浸入浓度为10mg/mL的ε-PL水溶液中浸泡10min；
D.将步骤C浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净；
E.将步骤D中所得改性纤维膜浸入浓度为10mg/mL的ALG水溶液中浸泡10min；
F.将步骤E浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净，即得到具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1。
G.利用步骤F所得的聚乳酸纳米纤维膜[email protected]@(LbL)1依次重复步骤C、D、E、F，重复3遍，获得具有仿生矿化功能和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维膜[email protected]@(LbL)4。
实施例4
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)6，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)6组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本实施例上述所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)6采用下述方法制得，步骤如下：
A.将聚乳酸纳米纤维膜基体(尺寸：5cm长×5cm宽)均匀的浸入pH等于8.5的浓度为2mg/ml多巴胺水溶液12h；由于多巴胺自聚合，在聚乳酸表面形成聚多巴胺层，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])；
B.将步骤A中所得[email protected]用去离子水冲洗，除去表面物理吸附的杂质；
C.将步骤B所得[email protected]浸入浓度为10mg/mL的ε-PL水溶液中浸泡10min；
D.将步骤C浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净；
E.将步骤D中所得改性纤维膜浸入浓度为10mg/mL的ALG水溶液中浸泡10min；
F.将步骤E浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净，即得到具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1。
G.利用步骤F所得的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1依次重复步骤C、D、E、F，重复5遍，获得具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)6。
实施例5
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)8，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)8组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本实施例上述所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)8采用下述方法制得，步骤如下：
A.将聚乳酸纳米纤维膜基体(尺寸：5cm长×5cm宽)均匀的浸入pH等于8.5的浓度为2mg/ml多巴胺水溶液12h；由于多巴胺自聚合，在聚乳酸膜表面形成聚多巴胺层，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])；
B.将步骤A中所得[email protected]用去离子水冲洗，除去表面物理吸附的杂质；
C.将步骤B所得[email protected]浸入浓度为10mg/mL的ε-PL水溶液中浸泡10min；
D.将步骤C浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净；
E.将步骤D中所得改性纤维膜浸入浓度为10mg/mL的ALG水溶液中浸泡10min；
F.将步骤E浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净，即得到具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1。
G.利用步骤F所得的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1依次重复步骤C、D、E、F，重复7遍，获得具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)8。
实施例6
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)10，具体由聚乳酸纳米纤维膜基体(PLA)，聚多巴胺过渡层(PDA)和功能涂层(LbL)10组成；其中：所述聚多巴胺过渡层设置在聚乳酸纳米纤维膜基体和功能涂层之间，所述功能涂层是通过静电层层自组装获得的ε-聚赖氨酸和海藻酸复合涂层。
本实施例上述所述的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)10采用下述方法制得，步骤如下：
A.将聚乳酸纳米纤维膜基体(尺寸：5cm长×5cm宽)均匀的浸入pH等于8.5的浓度为2mg/ml多巴胺水溶液12h；由于多巴胺自聚合，在聚乳酸膜表面形成聚多巴胺层，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])；
B.将步骤A中所得[email protected]用去离子水冲洗，除去表面物理吸附的杂质；
C.将步骤B所得[email protected]浸入浓度为10mg/mL的ε-PL水溶液中浸泡10min；
D.将步骤C浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净；
E.将步骤D中所得改性纤维膜浸入浓度为10mg/mL的ALG水溶液中浸泡10min；
F.将步骤E浸泡后所得改性纤维膜表面用去离子水清洗干净，即得到具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1。
G.利用步骤F所得的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1依次重复步骤C、D、E、F，重复9遍，获得具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)10。
实施例7
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1，其制备方法与实施例1的方法基本相同，其区别仅在于：本实施例步骤A中多巴胺水溶液中多巴胺单体的浓度为0.1mg/mL，多巴胺水溶液的pH值为8.0。
实施例8
本实施例的一种具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)1，其制备方法与实施例1的方法基本相同，其区别仅在于：本实施例步骤A中多巴胺水溶液中多巴胺单体的浓度为1mg/mL，多巴胺水溶液的pH值为9.0。
对比例1
本对比例的一种聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜([email protected])的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A.将聚乳酸纳米纤维膜(尺寸：5cm长×5cm宽)浸入pH值为8.5的多巴胺水溶液中，浸泡12h，其中：所述多巴胺水溶液中多巴胺单体的浓度为2mg/mL；
B.将步骤A中获得的[email protected]用去离子水冲洗干净，除去聚多巴胺表面物理吸附的未反应的多巴胺单体等杂质，得到聚多巴胺包覆的聚乳酸纳米纤维膜[email protected]。
结构分析：
图3中A、B、C、D依次为对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10的扫描电子显微镜(SEM)图。由图3可以看出，较图1的聚乳酸纤维膜原料相比，经过对比例和实施例处理后的纤维膜表面变粗糙，表明对比例和实施例制备的产物表面均成功粘附了聚多巴胺过渡层、ε-聚赖氨酸和海藻酸。
图4为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例3制备的[email protected]@(LbL)4的水接触角测试结果图；其中，PLA的水接触角为115°，而[email protected]@(LbL)2的接触角为36°，结果表明本发明通过层层浸涂的方式有效的改善了聚乳酸纤维膜的疏水性。
性能测试
(1)体外矿化能力测试
配制1.5xSBF模拟体液，将样品剪成1cm2的小块放入10mL模拟体液中浸泡24h，每24h更换一次模拟体液。浸泡七天后扫描电镜观察样品膜表面羟基磷灰石沉积情况。图5结果表明，本发明制备的具有仿生矿化和抗菌功能的聚乳酸纳米纤维复合膜[email protected]@(LbL)n具有良好的诱导羟基磷灰石沉积的能力。
(2)抗菌性能测试
将本发明采用的聚乳酸纳米纤维膜原料PLA、以及对比例1获得的[email protected]、实施例4获得的[email protected]@(LbL)6、实施例6获得的[email protected]@(LbL)10样品对大肠杆菌的抗菌性能进行测试，具体测试方法如下：
将样品剪成尺寸为1cm×1cm，紫外照射30min，取50uL菌液滴于膜表面，在恒温箱中培养6h。用磷酸缓冲液洗去膜表面松散附着的细菌，再将膜放入2mL磷酸缓冲液中，充分震荡得到菌液，取100uL震荡液梯度稀释，最后取10uL稀释液于培养皿中培养24h后数菌落数。
(3)生物相容性评价
本发明的生物相容性实验是通过MTT法测定。将样品剪成直径为3mm的小圆片，紫外照射2h灭菌，用磷酸缓冲液洗涤后置于96孔板，将100μL细胞密度为8×104cell/mlMC3T3-E1细胞悬液加入孔板，在37℃恒温培养箱中培养48h。用MTT试剂盒进行测试。
(4)拉伸性能测试
将样品剪成宽8mm,长4cm的长条，利用万能拉伸机在室温下进行测试，拉伸速率为5mm/min。
图5中A、B、C、D、E依次为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10在1.5xSBF中浸泡七天的扫描电子显微镜(SEM)图；(F)为实施例6制备的[email protected]@(LbL)10在1.5xSBF中浸泡四天的扫描电子显微镜(SEM)图；结果表明经过层层浸涂改性的聚乳酸纤维膜在模拟体液中浸泡7天后表面可以形成大量的羟基磷灰石，而且随着组装层数的增加表面羟基磷灰石变多。说明本发明通过层层浸涂改性制备的聚乳酸纳米纤维膜可以促进羟基磷灰石的快速沉积。
图6中A、B为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能测试结果图，可以看出，在相同的条件下，含有层层组装功能涂层的样品测试组菌落数量最少；C、D为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能柱状分析图，以PLA组为对照，表面含有层层组装功能涂层的样品[email protected]@(LbL)6和[email protected]@(LbL)10实验组金黄色葡萄球菌存活率为22％和21％，大肠杆菌存活率为24.5％和13.5％。实验结果表明本发明通过层层浸涂改性制备的聚乳酸纳米纤维膜具有较好的抗菌性能。
图7中A、B依次为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10对MC3T3-E1细胞的生物相容性测试结果，其对应的细胞存活率依次为：92.7％、87.9％、101.9％、104.1％，93.7％；结果表明本发明通过层层浸涂改性制备的聚乳酸纳米纤维膜具有良好的生物相容性，而且相于对比例1制备的[email protected]生物毒性降低。
图8为本发明采用的PLA膜原料、对比例1制备的[email protected]、实施例2制备的[email protected]@(LbL)2、实施例4制备的[email protected]@(LbL)6、实施例6制备的[email protected]@(LbL)10的拉伸性能测试结果图，其拉伸强度分别为：1.16MPa、1.69MPa、2.86MPa、3.42Mpa、3.78MPa，表明通过层层浸涂改性可以提高聚乳酸纤维膜的力学性能。
