一種羥基磷灰石-石墨烯-殼聚糖三元交聯(lián)還原復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種羥基磷灰石-石墨烯-殼聚糖三元交聯(lián)還原復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石是人骨中無機(jī)物的主要成分，具有很好的生物相容性，生物可降解性，同時(shí)也有很好的誘導(dǎo)骨生長的功效。目前，商用的人工骨材料幾乎都含有羥基磷灰石這種成分，常用的有羥基磷灰石生物陶瓷，珊瑚羥基磷灰石，但它們都存在HA植入體內(nèi)后會(huì)有大量流失，材料太硬，難塑形等缺點(diǎn)。
[0003 ] HA-CS復(fù)合材料用于骨組織材料已有較長的歷史，文獻(xiàn)中有大量報(bào)道。CS在體內(nèi)能降解成為氨基葡萄糖，氨基葡萄糖呈中性或弱堿性，不會(huì)引起局部發(fā)炎，并可被人體完全吸收。CS還能促進(jìn)骨細(xì)胞和成纖細(xì)胞的黏附，分化和增殖。CS和HA均都具有良好的生物相容性，適合用于制備骨修復(fù)材料。但CS存在強(qiáng)度低和濕態(tài)環(huán)境下強(qiáng)度損失過快的問題，而HA則存在脆性大，塑型難的問題。因此將CS和HA進(jìn)行復(fù)合得到的材料既具有CS的柔性和韌性，又具有HA的強(qiáng)度和硬度，能把二者的生物活性結(jié)合起來。近年來，兩者的復(fù)合方法也從簡(jiǎn)單的溶液混合轉(zhuǎn)變?yōu)樵怀恋磉M(jìn)一步增加了材料的強(qiáng)度，使其更適合作為骨組織工程支架材料或骨組織替代物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種制備具有高空隙率的微觀結(jié)構(gòu)、并有良好的生物活性、高的抗水性以及機(jī)械強(qiáng)度，能夠長期穩(wěn)定保存HA以防止其受體液沖刷而流失的殼聚糖(CS)-石墨烯(G)-羥基磷灰石(HA)三元復(fù)合骨組織材料及其制備方法。用該方法制備的骨組織材料由于還原和交聯(lián)過程的同時(shí)原位進(jìn)行，使三種組分在溶液中發(fā)生自助裝得到能夠較好固定HA的微觀結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0006]一種羥基磷灰石-石墨烯-殼聚糖三元交聯(lián)還原復(fù)合材料的制備方法，在三元交聯(lián)還原復(fù)合材料的制備過程中，CS的交聯(lián)反應(yīng)與石墨烯前驅(qū)體氧化石墨烯GO的還原反應(yīng)同時(shí)原位進(jìn)行;GO原位還原的形成的石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與原位交聯(lián)的CS聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)合形成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，HA納米粒子則均勻分布于所形成的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。
[0007]所述的制備方法，具體包括以下步驟:將GO溶于蒸餾水，并超聲分散;取HA粉末加入GO水溶液中，用磁力攪拌使其均勻分散于溶液中形成GO-HA溶液，再將GO-HA溶液超聲分散得到褐色均勻溶液；向所述褐色均勻溶液中加入冰乙酸，并加入CS粉末，磁力攪拌，使CS充分溶解，得到粘稠的褐色溶液；向所述粘稠的褐色溶液中加入NaVC還原G0，隨即加入交聯(lián)劑GLP溶液，磁力攪拌1min，使NaVC，GLP充分分散溶解于體系中；將得到的粘稠褐色溶液至于烘箱中放置24小時(shí)，即得到HA-G-CS水凝膠。
[0008]所述的制備方法，具體包括以下步驟:
[0009](I)配制氧化石墨烯(GO)水溶液:將GO溶于蒸餾水，并600W超聲30min;
[0010](2)配制京尼平(GLP)溶液:稱取適量GLP于燒杯中，加入一定量的乙醇，500r/min磁力攪拌30min使GLP溶解，然后用乙醇溶液定容于I OmL容量瓶中備用；
[0011 ] (3)配制GO-HA溶液:稱取一定量的HA粉末加入GO水溶液中，用500r/min磁力攪拌1min使其均勻分散于溶液中，再將GO-HA溶液600W超聲30min，得到褐色均勻溶液；
[0012](4)配制HA-GO-CS溶液:向步驟(3)所得的溶液中加入少量冰乙酸，并加入一定量CS粉末，500r/min磁力攪拌2h，使CS充分溶解，得到粘稠的褐色溶液；
[0013](5)加入還原劑和交聯(lián)劑:向步驟⑷中所得到的溶液中加入NaVC，隨即加入GLP溶液，50(^/11^11磁力攪拌101^11，使NaVC，GLP充分分散溶解于體系中；
[0014](6)HA-G-CS三元復(fù)合水凝膠的形成:將得到的粘稠褐色溶液至于烘箱中放置24小時(shí)，即得到HA-G-CS水凝膠。
[0015]所述的制備方法，所述GO水溶液中GO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%?1.5%。
[0016]所述的制備方法，所述GLP溶液中GLP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
[0017]所述的制備方法，所述HA粉末的量為GO水溶液質(zhì)量的5?30%。
[0018]所述的制備方法，所加入的冰乙酸為GO水溶液體積的2%，加入的CS粉末為GO水溶液質(zhì)量的I?3%.
[0019]所述的制備方法，所加入的NaVC的質(zhì)量為GO水溶液質(zhì)量的I%?7.5 %，加入GLP溶液為GO水溶液體積的2.5 %?15 %。
[0020]所述的制備方法，形成水凝膠的烘箱溫度控制在30_80°C。
[0021]任一所述的制備方法制備的羥基磷灰石-石墨烯-殼聚糖三元交聯(lián)還原復(fù)合材料。
[0022]根據(jù)上述的制備方法制備的HA-G-CS三元水凝膠具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、該方法制備的骨組織材料中和了 HA無機(jī)材料的強(qiáng)度與硬度以及CS高分子材料的韌性，使其達(dá)到剛韌平衡的效果。
[0024]2、交聯(lián)，還原使個(gè)組分發(fā)生自組裝，結(jié)構(gòu)更加緊湊，在吸水后強(qiáng)度損失也相對(duì)較小。
[0025]3、有良好的細(xì)胞活性，能很好的促進(jìn)骨細(xì)胞的分化增殖，有較大比表面積有利于細(xì)胞的附著，還有很好的生物可降解性。
[0026]4、G0片層，CS分子鏈與HA納米顆粒在原位還原和交聯(lián)反應(yīng)的過程中自組裝得到一種具有高孔隙率的微觀結(jié)構(gòu)。該復(fù)合物同時(shí)具有HA提供的強(qiáng)度以及CS提供的韌性，石墨烯片層的高比表面積為骨組織細(xì)胞的誘導(dǎo)生長提供了有利條件，CS的引入同時(shí)還起到防止HA流失的作用。。
【附圖說明】
[0027]圖1.實(shí)施例一(a)，實(shí)施例一對(duì)比例一(b)和實(shí)施例一對(duì)比例二(C)的數(shù)碼照片；
[0028]圖2.實(shí)施例一標(biāo)尺為lmm(a)，實(shí)施例一標(biāo)尺為ΙΟΟμπι的電鏡照片(b)；
[0029]圖3.實(shí)施例一及其對(duì)比例一，二，實(shí)施例二及其對(duì)比例一，二的儲(chǔ)能模量；
[0030]圖4.蒸餾水(a)及對(duì)比例三(b)、對(duì)比例四(C)、對(duì)比例五(d)、實(shí)施例一(e)、實(shí)施例一的對(duì)比例一 (f)和實(shí)施例一的對(duì)比例二 (g)分散于等質(zhì)量蒸餾水中的數(shù)碼照片；
[0031]圖5.實(shí)施例一，對(duì)比例三，四，五的體外細(xì)胞培養(yǎng)情況。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下實(shí)施例只是幾種典型的實(shí)施方式，并不能起到限制本發(fā)明的作用，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以參照實(shí)施例對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同樣能夠獲得本發(fā)明的結(jié)果。
[0033]實(shí)施例一
[0034]原位還原和交聯(lián)的HA-G-CS三元復(fù)合材料(HAl.2g)
[0035](I)配制GO水溶液:用GO固體Ig溶于10mL蒸餾水，并600W超聲30min備用。
[0036](2)配制GLP溶液:稱取0.5gGLP粉末于燒杯中，加入少量乙醇，500r/min磁力攪拌30min使GLP溶解，最后將其定容于I OmL容量瓶備用。
[0037](3)配制GO-HA溶液:稱取I.2gHA粉末加入20mL上述GO水溶液中，用500r/min磁力攪拌1min使其均勻分散于溶液中，再將GO-HA溶液600W超聲30min，得到褐色均勻溶液。
[0038](4)配制HA-GO-CS溶液:向步驟(3)中所得溶液中加入0.4mL冰乙酸，并加0.6gCS粉末，500r/min磁力攪拌2h，使CS充分溶解，得到粘稠的褐色溶液。
[0039](5)加入還原劑和交聯(lián)劑:向步驟(4)中得到的溶液中加入IgNaVC，隨即加入上述GLP溶液3mL，50(^/1^11磁力攪拌101^11，使NaVC，GLP充分分散溶解于體系中。
[0040](6)HA-G-CS三元復(fù)合水凝膠的形成:將得到的粘稠褐色溶液至于烘箱中50°C放置24小時(shí)，即可得到HA-G-CS水凝膠。
[0041]為方便體外細(xì)胞培養(yǎng)和流變測(cè)試，樣品需做成直徑大約為25mm，厚度為2?3mm的薄片，所以在上述操作第6步之前，將燒杯中的粘稠液體轉(zhuǎn)移到特定大小的模具中。
[0042]實(shí)施例一的對(duì)比例