一種靜電紡絲法制備膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜電紡絲法制備膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膠原蛋白是人體重要的蛋白質(zhì)，其來源廣泛，具有低抗原性及良好的生物相容性。膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要組成成分，因此，可以較好的模仿細(xì)胞外基質(zhì)，在生物醫(yī)用組織工程支架材料、新型高效載藥系統(tǒng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前，基于膠原蛋白的組織工程支架材料主要的制備方法包括冷凍干燥法、溶劑澆鑄法、靜電紡絲法。靜電紡絲是一個通過電場控制聚合物溶液，使其克服表面張力拉伸并沉積在接收板上的過程，其特點(diǎn)是高效、快速、經(jīng)濟(jì)。用靜電紡絲法制備的膠原蛋白納米纖維直徑通常在數(shù)十納米至數(shù)微米之間，具有較大的比表面積和孔隙率，有利于各種組織細(xì)胞的黏附及生長。因此在組織工程支架材料的制備中具有巨大的優(yōu)勢。
[0004]然而，膠原蛋白制備的支架材料力學(xué)性能及降解性能較差，往往難以支撐細(xì)胞及組織培養(yǎng)；特別是在骨組織工程中，支架材料的快速降解不利于骨組織的修復(fù)和生長。因此，在保持膠原蛋白基支架材料良好生物相容性和吸水性的同時，提高支架材料的力學(xué)性能并控制其降解速度，是膠原蛋白基生物支架材料應(yīng)用所面臨的巨大挑戰(zhàn)。
[0005]氧化石墨烯是一種由SP2雜化碳組成的具有原子層厚度的二維納米材料，具有良好的力學(xué)性能和電學(xué)性能。氧化石墨烯表面和邊緣上連接有很多含氧官能團(tuán)，如羥基、環(huán)氧基等，在載藥、腫瘤靶向治療、生物成像等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，而且有研宄表明氧化石墨烯具有良好的抗菌活性，能顯著促進(jìn)各種干細(xì)胞的生長、分化和增值，在組織工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。氧化石墨烯常用于與高分子復(fù)合，以提高分子材料的力學(xué)性能。相比于用碳納米管增強(qiáng)的復(fù)合材料，氧化石墨烯更加純凈，不含金屬催化劑等對細(xì)胞有毒性的殘留物。但是，直接將膠原蛋白與氧化石墨烯水溶液共混，會導(dǎo)致氧化石墨烯納米粒子的團(tuán)聚，從而無法得到均勻的紡絲溶液。因此，簡單可控的制備均勻且具有優(yōu)良力學(xué)性能的膠原蛋白基的納米纖維具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單，制備具有良好生物相容性、力學(xué)性能和降解性能的膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜的方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的方案為:
[0008]一種靜電紡絲法制備膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜的方法，它包括以下步驟:
[0009]I)將氧化石墨烯或其衍生物置于去離子水中超聲，使之均勻分散，得到氧化石墨烯或其衍生物的水溶液A ;
[0010]2)將膠原蛋白加入六氟異丙醇中，攪拌使之溶解，得到溶液B ;
[0011]3)將溶液A加入到溶液B中，攪拌，得到溶液C，所述溶液C中溶液A與溶液B的體積比為1:1，膠原蛋白的濃度為8-16wt/v%，氧化石墨烯或其衍生物占膠原蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.03% -1.25% ；
[0012]4)將溶液C靜置脫泡，并轉(zhuǎn)移至注射器中，通過靜電紡絲儀器成膜，紡絲溫度為20-25°C，相對濕度為50-60%，紡絲電壓為10-20KV，推注速度為0.02-2mm/min，接收距離為10-20cm，紡絲使用針頭為18號；
[0013]5)將制備的膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜放入交聯(lián)劑和丙酮溶液的混合溶液E中進(jìn)行交聯(lián)處理，交聯(lián)時間為24h ;
[0014]6)將交聯(lián)過的膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜，在去離子水中漂洗，并自然干燥，干燥后儲存在干燥器中。
[0015]上述方案中，所述衍生物為羧基化修飾的氧化石墨烯。
[0016]上述方案中，所述步驟5)中溶液E的配制方法如下:將ImL去離子水加入到9mL丙酮中，得到90%的丙酮水溶液；將0.4mM N-羥基琥珀酰亞胺和ImM碳化二亞胺鹽酸鹽加入至上述90%的丙酮水溶液中。
[0017]上述方案中，所述步驟I)中氧化石墨烯或其衍生物的濃度為0.l_2mg/mL。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:在簡單的反應(yīng)體系中，利用靜電紡絲法制備具有良好生物相容性、力學(xué)性能的膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜，充分利用了氧化石墨烯比表面積大和優(yōu)異力學(xué)特性，提高和改善膠原蛋白納米纖維膜的力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0019]圖1為實施例1得到的產(chǎn)物的掃描電鏡圖。
[0020]圖2為實施例2得到的產(chǎn)物的掃描電鏡圖
[0021]圖3為實施例3得到的產(chǎn)物的掃描電鏡圖。
[0022]圖4為實施例1得到的紅外光譜圖。圖5為實施例2得到的紅外光譜圖。
[0023]圖6為實施例3得到的紅外光譜圖。
[0024]圖7為羧基化改性氧化石墨烯的紅外光譜圖。
[0025]圖8為添加羧基化改性氧化石墨烯制備的膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜的彈性模量和硬度測試結(jié)果。添加0.3%的氧化石墨烯衍生物時，膠原蛋白納米纖維薄膜的彈性模量增加了 142.5%，硬度增加了 47.1%。
【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合實施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0027]實施例1
[0028]稱取28.8mg氧化石墨烯衍生物，將其置于30mL去離子水中超聲分散，得到均勻的氧化石墨烯衍生物水溶液A ;稱取0.16g膠原蛋白溶解在0.5mL六氟異丙醇中，得到均勻的溶液B。將溶液A取0.5mL加入到溶液B中，攪拌15min，得到溶液C，溶液C中氧化石墨烯衍生物占膠原蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3 %。將溶液C靜置15min脫泡后，轉(zhuǎn)移至2mL注射器中，通過靜電紡絲儀器成膜，紡絲溫度為20-25°C，相對濕度為50-58%，紡絲電壓為12KV，推注速度為0.08mm/min，接收距離為15cm，紡絲使用鈍針頭為18號；將制備的膠原蛋白/氧化石墨烯衍生物納米纖維復(fù)合膜在室溫，30-45%的濕度放置24h ;將0.4mM N-羥基琥珀酰亞胺和ImM碳化二亞胺鹽酸鹽加入至1mL體積分?jǐn)?shù)為90%的丙酮水溶液中，攪拌均勻得到溶液E，將制備的膠原蛋白/氧化石墨烯納米纖維復(fù)合膜放在1mL溶液E中進(jìn)行交