[發(fā)明專利]多糖改性碳納米仿生納米纖維結(jié)構(gòu)生物支架制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910054317.2
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101590294A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉科;孟令杰;路慶華;伏傳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: A61L27/42
• 分類號: A61L27/42;A61L27/08;A61L27/20
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的制備方法，具體是一種多糖改性碳納米仿生納米纖維結(jié)構(gòu)生物支架制備方法。

背景技術(shù)

碳納米管(Carbon?Nanotube，簡稱CNT)是近年來被發(fā)現(xiàn)的一種新型碳結(jié)構(gòu)(S.Iijima，Nature?1991，354，56)，是由碳原子形成的石墨烯片層卷曲而成的無縫中空碳管，兩端各有半個富勒烯分子封端，是一種具有高度離域化π電子共軛體系的一維量子材料。碳納米管分為單壁碳納米管(Single-wall?Nanotube，SWCNT)和多壁碳納米管(Multi-wall?Nanotube，MWCNT)。其制備方法主要有催化熱解、電弧放電、模板法、化學(xué)氣相沉積法等。

碳納米管(CNT)自問世以來，以其獨特的電子和力學(xué)性質(zhì)及準一維管狀分子結(jié)構(gòu)和潛在的巨大應(yīng)用價值，迅速成為物理、化學(xué)、材料研究的熱點，而近來關(guān)于對碳納米管在組織工程學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用課題也逐漸引起了人們的注意。傳統(tǒng)的聚合物支架材料盡管具有較好的生物相容性，但強度太低，承重能力差；金屬材料盡管強度可以達到要求，但不能保證足夠好的生物相容性，同時比重也相對較大。而集多種優(yōu)點于一身的碳納米管不但比重較小，且具有極高的強度、韌性和彈性模量，但是其生物相容性還值得進一步研究和改善。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Rebecca?A.MacDonald等在《J.Biomed.Mater.Res.Part?A》(生物醫(yī)學(xué)材料研究雜志A輯)(2005，74A，489)上發(fā)表的文章“Collagen-carbon?nanotube?composite?materials?as?scaffoldsin?tissue?engineering”(用膠原I型蛋白對單壁碳納米管進行非共價修飾)，該技術(shù)能夠制得生物相容性良好的膠原改性碳納米仿生納米纖維結(jié)構(gòu)生物支架。但不足之處在于膠原價格過于昂貴。

多糖(Polysaccharide)是一類天然大分子化合物，它們種類繁多，來源廣泛，存在于動物、植物、微生物(細菌和真菌)和海藻中，是取之不盡、用之不竭的可再生資源。而且，這些材料廢棄后容易被自然界微生物分解成水、二氧化碳和無機小分子，屬于環(huán)境友好材料。由于其良好的生物相容性，近來也被廣泛的用于構(gòu)建支架材料等組織工程的研究。利用這類天然高分子多糖，對碳納米管進行非共價的物理包覆，使多糖良好的生物相容性與碳納米管優(yōu)異的機械性能和獨有的納米纖維結(jié)構(gòu)有機地整合在一起，從而可以制備出具有生物相容性的二維納米纖維結(jié)構(gòu)生物支架。這類生物支架材料能顯著地促進細胞的粘附、生長和增殖，可以用于修復(fù)壞損或發(fā)病的組織，在組織工程領(lǐng)域有廣泛的潛在應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種多糖改性碳納米仿生納米纖維結(jié)構(gòu)生物支架制備方法，及使用自然界廣泛存在的多糖對碳納米管進行非共價修飾，進而得到具有優(yōu)良的生物相容性的多糖改性碳納米仿生納米纖維結(jié)構(gòu)生物支架。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟：

步驟(a)：將1重量份碳納米管原料和1～100重量份的氧化性酸混合，依次通過超聲處理和攪拌處理后抽濾，然后用去離子水反復(fù)洗滌多次至溶液呈中性，真空干燥后得到純化碳納米管；

所述的碳納米管原料是指通過催化熱解、電弧放電、模板法或化學(xué)氣相沉積法方法制備得到的單壁或多壁碳納米管；

所述的氧化性酸是指：1～5mol/L的硝酸、0.1～100％重量酸濃度硫酸、1/100～100/1摩爾比硝酸和硫酸的混合溶液、1/100～100/1摩爾比高錳酸鉀和硫酸混合溶液或1/100～100/1摩爾比H₂O₂和硫酸混合溶液中的一種；

所述的超聲處理是指采用0～100kHz頻率的超聲波處理1～100min；

所述的攪拌處理是指在20～200℃的環(huán)境下攪拌反應(yīng)1～50h；

所述的抽濾是指以ф0.22μm聚四氟乙烯微孔濾膜進行抽濾。

步驟(b)：將純化碳納米管水溶液通過超聲處理后加入多糖溶液，然后再進行超聲處理和攪拌處理后依次進行抽濾、溶劑洗滌和水洗后真空干燥，得到多糖改性碳納米管；

所述的純化碳納米管水溶液的濃度為1～100mg/mL；

所述的多糖是指：直鏈淀粉、纖維素、海藻酸鈉或殼聚糖中的一種或其組合。

所述的多糖溶液的溶劑為水、醋酸、二甲亞砜或離子液體，所述的離子液體是指：溴化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Br)；