[發明專利]一種碳纖維增強生物復合支架材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110442572.1
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102488928A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 廖曉玲;徐文峰
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: A61L27/44
• 分類號: A61L27/44;A61L27/22;A61L27/20;A61L27/08
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技術領域

本發明涉及一種用于醫學工程的生物復合支架材料，具體地講，是一種碳纖維增強生物復合支架材料的制備方法，屬于材料學領域。

背景技術

在組織工程中以支架為載體，植入細胞至受損的組織或器官部位，使植入細胞增殖與分化，經過一段時間后，復合支架降解吸收繼而形成結構與功能與目標組織或器官相一致的新組織或器官，從而達到創傷修復和功能重建的目的。由于人體的組織或器官在其組成、結構以及功能方面都具有高度的復雜性。因此，對組織工程支架的性能要求也是多方面的。單一材料構建的組織工程支架往往無法滿足要求。因此，利用具有不同性質的材料構建組織工程復合材料便有了很高的研究價值。

殼聚糖是一種結構與細胞外基質中的主要成分糖胺聚糖十分類似的優良生然生物材料。由于殼聚糖所具有的獨特分子結構、化學性質及良好的生物相容性、可吸收性、易于加工成型性等眾多優點。卻存在脆性大、韌性差、降解慢和孔徑小等缺點。明膠膠原是人體中含量最豐富的一種結構蛋白。生物親和力大，可吸收性強，但使用時卻存在力學強度不夠的缺點。碳纖維優缺點：碳纖維具有良好的力學強度，但卻沒有可以提供組織生長的多孔結構。

因此，需要一種碳纖維增強的殼聚糖與明膠復合材料，以擬補這三種材料的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔支架生物材料的制備方法。

為了解決上述問題，本發明的技術方案為：一種碳纖維增強生物復合支架材料的制備方法，材料由碳纖維、殼聚糖、明膠通過冷凍干燥復合組成，其特征在于制備步驟如下：

(1)用體積比冰乙酸∶水＝1∶20的乙酸溶液，溶解明膠配制成濃度為質量分數5％的明膠乙酸溶液，超聲波分散2h做消泡處理；

(2)用體積比冰乙酸∶水＝1∶50的乙酸溶液，溶解殼聚糖配制成濃度為質量分數3％的殼聚糖乙酸溶液，超聲分散2h做消泡處理；

(3)按照質量比例殼聚糖∶明膠＝1∶4～6，將明膠乙酸溶液和殼聚糖乙酸溶液混合，然后稱取碳纖維的質量，其為殼聚糖/明膠總質量的0.05％～0.10％，將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散6～8h，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中；

(4)將碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入模具中，于-60℃冷井中冷凍4h，然后與-5～0℃下，70～80KPa真空度下，冷凍干燥8h，既得到多孔支架材料。

作為上述技術方案的優選實施例，碳纖維在濃硝酸中70℃下回流氧化6h，用水洗至呈中性，在110℃干燥20～24h。

作為上述技術方案的優選實施例，模具厚度不超過10mm。

本發明提供了用簡單的溶液共混法和冷凍干燥技術，復合制備一種碳纖維增強生物復合支架材料的制備方法，在殼聚糖/明膠組分中加入碳纖維，由于碳纖維有高強度、出色的耐熱性、出色的抗熱沖擊性、低熱膨脹系數、熱容量小、比重小、優秀的抗腐蝕與輻射性能，加入到組分中提高了支架性能，對支架的研究運用有著良好的擴展。在制備過程中影響實驗的因素很多，特別對原料的濃度與質量比，通過實驗研究，確定了最優比例。

與現有技術相比，本發明具有下列有益效果：

(1)成本改良：使用明膠代替昂貴的膠原。使支架成本大大下降

(2)力學強度改良：殼聚糖/明膠復合支架的力學強度較差，使用碳纖維增強后，力學強度增加。碳纖維具有良好的生物親和性，優秀的力學強度。在骨組織修復中具有良好的優勢。

附圖說明

圖1是實施例1的碳纖維增強殼聚糖/明膠復合支架照片。

圖2是實施例2的碳纖維增強殼聚糖/明膠復合支架照片。

具體實施方式

實施例1

將碳纖維在濃硝酸中70℃下回流氧化6h，用水洗至呈中性，在110℃干燥20h備用。

準確稱取的0.2561g殼聚糖，用體積比冰乙酸∶水＝1∶50的乙酸溶液8.5mL溶解，并超聲分散2h；準確稱取1.0240g的明膠，用體積比冰乙酸∶水＝1∶20的乙酸溶液20.5mL，并超聲波分散2h；然后將兩溶液混合。準確稱取碳纖維0.0012g，將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散6h，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中。將分散好的碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入厚度8mm的模具中，于-60℃冷井中冷凍4h，然后與-5℃下，70KPa真空度下，冷凍干燥8h，既得到多孔支架材料，見圖1。支架產品孔洞細長，形狀與骨的疏松質孔洞極為相似，成孔率較大。

實施例2

將碳纖維在濃硝酸中70℃下回流氧化6h，用水洗至呈中性，在110℃干燥24h備用。

準確稱取0.2571g的殼聚糖，用體積比冰乙酸∶水＝1∶50的乙酸溶液8.5mL溶解，并超聲分散2h；準確稱取1.5426g的明膠，用體積比冰乙酸∶水＝1∶20的乙酸溶液30.5mL，并超聲波分散2h；然后將兩溶液混合。準確稱取碳纖維0.0090g，將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散8h，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中。將分散好的碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入厚度8mm的模具中，于-60℃冷井中冷凍4h，然后與0℃下，80KPa真空度下，冷凍干燥8h，既得到多孔支架材料，見圖2。支架產品孔洞均勻，成孔率大。